目前，全世界都在进行氢气/天然气技术及其应用的研究，例如，测试氢气含量为10%至30%的热处理工艺技术。以前使用的气体设备必须进行适用性测试，必要时须改造。德国LT的氢气技术专家们为测试中心和研究机构提供所需的气体混配器，通过这些混配器可以精确并可重复地混配各种不同成分的氢气/甲烷混合气体。

天然气掺氢是氢能研究热点

      截止2019年年初，据IEA数据显示，各国有37个示范项目正在研究天然气网络中掺氢。研究项目中包括通过天然气配送网络掺氢为家庭和企业供热可行性、测试天然气网络掺氢比例对天然气输配关键设备、材料、终端设备和电器的影响、掺氢天然气地下储存的技术和监测要求等。 同时，天然气掺氢标准研究工作纷纷推进。在欧洲，HyReady和HIPS-Net等技术委员会和行业组织正在研究掺氢的标准，而欧盟委员会也在研究氢在天然气网络中的作用及相关标准。

      国发能研院、绿能智库梳理发现，氢能运输是制约氢能产业发展的薄弱环节，经济性和安全性都有待完善。而氢能利用目前主要聚焦在交通领域，特别是氢燃料电池汽车极其配套设施，在工业和建筑领域仍缺乏成熟的应用场景和商业模式。天然气网络掺氢是解决上述问题的有效方案，近年来一直是国外研究和测试的热点。

      按照国内目前不足5000辆示范运行的氢燃料电池公交车、客车和物流车来估算，年用氢量不超过2万吨;2025年，按照中国氢能联盟预测的5万辆用车规模估算，用氢量也不到20万吨。而据IEA测算，2018年全球天然气需求达3.9万亿立方米，其中掺氢3%(体积分数)就可拉动1200万吨氢气消纳，若氢气主要来自电解槽，电解槽装机容量需求可达100GW，这会使电解槽投资成本降低50%，有效降低低碳氢气制备成本，而掺氢的成本仅会略微增加0.3美元-0.4美元/kg。

天然气掺氢仍面临挑战

      相同工况下掺氢降低天然气网络输送能量。氢的能量密度低，大约是天然气的1/3，保持相同压力下掺氢会降低输送气体的能量含量。IEA数据显示，在天然气输送管道中加入3%的氢气，将使管道输送的能量减少2%左右，最终用户天然气需求量有所上升。

      天然气管网中掺氢比例受到的限制多。掺氢上限取决于与其相连的设备，管网范围越大，设备越多，对掺氢上限的要求可能越严格。例如，掺氢后使用天然气作为原料的化工企业可能需要调整工艺和流程。现有燃气轮机的控制系统和密封无法适应高比例的氢气，掺氢比例需低于5%。已安装的燃气发动机因相同原因，氢的最大浓度为2%。更大的挑战来自安全性及对应的检测和管理体系的完善。

图1 天然气价值链各环节允许的最大掺氢比例(来源：IEA)

     金属材料在氢环境下有可能发生氢脆问题，氢气对输送管道的影响主要是材料韧性的损失和疲劳裂纹扩展速率的增加，这是影响掺氢比例的一个重要因素。另外氢的掺入会使点火能量降低、泄漏速率加快、可燃范围增大，掺氢比例的增加会使泄漏、燃爆危险相应增加。检测手段和设备需要完善，现有的管道完整性管理也需做调整适应掺氢带来的影响。

     因为面临诸多挑战，天然气掺氢的标准在包括我国在内的多个国家仍有空白。推进更为积极的欧洲国家也表现谨慎，大多数国家和地区设置掺氢比例不超过2%，少数国家和地区设定为4%到6%之间，德国虽然规定上限为10%，但如果压缩天然气加气站连接到网络，则该比例大幅下调到2%以下。在一些相关设备的规格方面也存在限制，欧洲标准规定燃气轮机所供天然气的氢含量必须低于1%。

图2 部分国家和地区允许的最大掺氢比例(来源：IEA)

*如果没有连接到该网络的压缩天然气加气站，则德国适用更高的限额;荷兰的上限适用于高热量气体;当管道压力大于16bar时，立陶宛适用更高的极限。

德国LT在天然气+氢气的混合技术有着丰富的经验。

       将绿色氢气混入天然气网，从而部分替代天然气，被认为是实现气候中立的能源供应的一个可能的解决方案。德国LT提供专门为这些氢气-天然气混合气体设计的气体混配器。在天然气+氢气的混合技术有着丰富的经验。

      德国LT气体技术设备规格众多，可以根据用户需要定制，从小型的单独解决方案到用于复杂试验台的大型气体混配设备。根据具体要求，也可以混配三种或更多种的气体。除甲烷外，还可以混配其它可燃气体，如丙烷或丁烷。

    德国LT的气体应用技术产品还包括如气体分析仪或气体过滤器，与气体混配器结合使用，满足客户的各种要求。

图3 德国LT为热处理行业提供的大流量氢气混配站