生产氢气是一种浪费。“绿色氢气”是通过电力分解水制取的,每公斤成本超过2万韩元。氢燃料电池公交车要想与柴油公交车竞争,成本必须低于9000韩元;而用于钢铁厂和发电厂的氢燃料电池成本则必须低于4400韩元(约合4美元)。然而,现实远非如此。
Enclyan公司首席执行官李勇熙(33岁)利用数千摄氏度的等离子体分解甲烷,生产出氢气和“黑金”——碳。每生产1公斤氢气,就会产生3公斤固体碳。将这些碳作为电磁屏蔽材料出售,可以将氢气的生产成本降低到每公斤约1美元。李勇熙在济州国立大学攻读博士学位期间创立了这家公司,目前他和两名员工正在开发一项技术,每年可将6万立方米的废弃沼气转化为6000吨蓝绿色氢气。

“我们不会再做一家氢气生产公司,而是会成为一家碳材料公司。固体碳将是我们的主要产品,氢气是副产品。”
当一团甲烷分解成氢气和黑金的那一刻,氢能经济就发生了改变。
灰色氢气会排放二氧化碳,而绿色氢气又太贵。
氢气听起来像是一种清洁能源,但事实并非如此。目前生产的大部分氢气都是“灰氢”。它是通过甲烷(CH4)和水(H2O)反应制得的,在这个过程中会向大气中释放二氧化碳(CO2)。讽刺的是,氢气产量越高,全球变暖的程度就越严重。
利用电力分解水制取的“绿色氢气”已成为一种替代能源,但其成本是一个问题。济州岛生产的绿色氢气每公斤售价超过2万韩元。另一个问题是:每年有170万吨甲烷(石油化工厂的副产品)被浪费掉。甲烷最初被用作燃料,但由于中国供应过剩,石油化行业面临危机,促使其转向环保工艺。因此,燃烧甲烷已不再可行。甲烷的温室效应是二氧化碳的25倍,因此直接排放甲烷是不可接受的。
李勇熙在济州国立大学攻读博士学位期间,研究等离子体技术时发现了解决这一问题的方案。“我坚信等离子体热解技术将成为下一代能源产业的核心。我决定创办一家公司,用科技改变世界。”自2020年起,他便投身于长期的研发工作,如今在济州国立大学创业孵化中心运营着一家公司,年销售额达5000万至7000万韩元。然而,他认为市场规模高达80万亿韩元。

将甲烷分解以同时产生氢气和碳
Enclient的核心技术是“热解”,它利用高温在无水条件下分解甲烷。该过程将甲烷(CH4)分解为氢气(H2)和固态碳(C),且不排放任何二氧化碳。由此产生的氢气被称为“绿色氢气”。该过程使用的电力也来自太阳能和风能等可再生能源,使整个生产过程更加环保。
他开发的核心技术是“热等离子体”。等离子体是一种温度可达数千摄氏度的高温气态物质,这种高温可以分解甲烷。“等离子体可以在几秒钟内达到数千摄氏度的高温,从而实现快速制氢。由于它无需催化剂即可进行热分解,因此在纯度和固体碳回收方面也具有优势。”
关键在于“双重收益结构”。理论上,生产1公斤氢气会产生3公斤固体碳。这种碳是一种高附加值材料,可用于电池导体、轮胎和电磁屏蔽材料。“即使我们以每公斤1.5美元的价格出售固体碳,氢气的单位生产成本也会降至1美元左右。Enclient生产的固体碳具有高导电性,可以作为电磁屏蔽材料以每公斤3至5美元甚至更高的价格出售。最终,固体碳而非氢气将成为主要的收入来源。”
数百个直流等离子体模块可以并联连接,从而实现大规模电站。
他选择直流等离子体作为其等离子体处理方法。“射频等离子体适用于半导体加工等需要高精度的高附加值行业,但其电源成本高昂。在能源行业,单位设备成本和运营成本直接决定竞争力。”直流等离子体电源成本低,能够产生高速射流,快速均匀地混合甲烷和等离子体。这对于保持固体碳质量的稳定性至关重要。
即使扩展到大型工厂,策略也很明确。“它采用模块化结构,并联部署数百个直流等离子体单元,每个单元的功率都在几十千瓦左右。由于数百个这样的单元已经在半导体工厂中可靠运行,因此这种方法最大限度地降低了规模化风险。”
技术上的挑战在于连续运行。“甲烷分解产生的固体碳会积聚在反应器壁上,难以维持反应器的完整性。此外,精确监测温度超过1500摄氏度的反应器内部也是一大难题。”这个问题最终通过热流体模拟技术得以解决。“控制反应器内部的湍流是关键。我们通过模拟验证了这一点,并优化了工艺流程。”

从济州岛沼气厂起步,逐步扩展到石化厂。
Enclient的首要目标市场是闲置的家用沼气设施。每年有6万立方米的沼气被燃烧并排放到大气中,但这些沼气可以转化为6000吨蓝绿色氢气。“沼气市场持续增长,使我们能够以极低的价格采购甲烷。由于从沼气中提取氢气的工艺已经商业化,我们可以直接利用现有基础设施,并将排放二氧化碳的灰色氢气生产工艺改造为我们的技术。”
济州岛尤其适合作为理想的试验场。他解释说:“由于济州岛是岛屿,从大陆运输氢气成本很高。自产氢气至关重要,但济州岛拥有丰富的可再生能源资源,并且实行‘需求响应加价’政策,允许以半价使用剩余电力。”他补充道:“如果利用剩余可再生能源和沼气生产绿色氢气的技术取得成功,它将成为最有利可图的模式。”
该计划的目标是拓展至石化设施领域。沼气发电厂(SOM)的发电能力可达数百千瓦,而石化发电厂(SAM)的发电能力可达数十兆瓦。他强调:“我们将首先在沼气发电厂市场确保短期收益并验证我们的技术,然后在石化发电厂市场到来时灵活扩展系统规模。”目前,计划先从60千瓦的模块开始,逐步扩展到200千瓦的试点系统和500千瓦的示范系统。
对于这位代表而言,最重要的指标是固体碳的产率和性能。“在我们的工艺中,氢气是副产品,固体碳将是主要产品。我们的目标是通过提高固体碳的产率来增加产量,并将其开发成一种高附加值材料。”该公司已与多家研究机构合作,探索其在其他行业的潜在应用。从2026年开始,该公司计划增加固体碳评估样品的数量和销售量,以验证其市场潜力。
报告还明确指出市场规模:“总市场规模(TAM)约为80万亿韩元,目标市场规模(SAM)约为4万亿韩元。这代表了将副产品甲烷和沼气转化为氢气和固体碳并进行销售的预计收入。由于对垃圾发电的需求不断增长,沼气市场持续发展,从而创造了更大的潜在市场。”
这位首席执行官设想Enclyan的未来并非仅仅是一家氢气生产公司。“我们的愿景是提供一个平台,利用可再生能源将化石燃料转化为环保资源(氢气、固态碳)。十年后,像中东这样的产油国将利用Enclyan平台,结合化石燃料和可再生能源,出口环保、高附加值的资源。我们将创造一个即使使用化石燃料也能实现可持续人类发展的世界。”
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