南加州煤气公司新工艺：在制氢时获得碳纤维及碳纳米管

据外媒报道，南加州煤气公司（Southern California Gas Co．，SoCalGas）于近日宣布，该公司正与一支研发团队开展合作，采用了一款新工艺，将天然气转化为氢气、碳纤维及碳纳米管。

该项低排放工艺获得了美国能源部能源效率和可再生能源局（Office of Energy Efficiency and Renewable Energy，EERE）燃料电池技术办公室（Fuel Cell Technologies Office，FCTO）的资金支持，该工艺制作的氢气可被用于燃料电池车、工业流程（industrial processes）及碳纤维制备中。

该合作由C4－MCP， LLC （C4）公司牵头，该公司是一家位于圣塔莫尼卡（Santa Monica－based）的技术初创公司，可利用出售碳纤维及碳纳米管获得收入来抵消昂贵的制氢费用，将制氢的净成本降至2美元／千克以下。相较于传统汽柴油车，该方法有助于提升氢燃料车的成本竞争优势。此外，该技术旨在利用甲烷－氢气转化工艺（methane－to－hydrogen process），消除二氧化碳排放量。

尽管碳纤维及其用途在业内已名声斐然，碳纳米管（carbon nanotubes，CNTs）被视为材料科学及工程技术上的一大飞跃，因为其抗张强度及硬度远胜碳纤维数倍。据估计，截止至2020年，全球碳纳米管市场将从2016年的35亿元增至87亿美元，年增幅在17％以上。

该合作旨在采用新催化剂，研发先进的甲烷重整工艺（methane reforming process），用于制造碳纳米管。新催化剂系统将促进碳纳米管成型的“基底生长（base growth）”而非“顶端生长（tip growth）”。基底生长成形可实现催化剂的再生，并创建一款纯度较高的结晶碳产品。此外，可优化反应条件，调整碳纳米管的直径及长度。

美国西弗吉尼亚大学（West Virginia University）及美国西北太平洋国家实验室（Pacific Northwest National Laboratory）将进一步研发新催化剂及新技术。（本文图片选自南加州煤气公司官网）

作者：李文龙