2026年氢碳联产技术竞争格局深度分析

氢碳联产技术（甲烷热裂解制氢联产碳材料）是全球氢能领域的前沿技术路线之一，其核心是将天然气（主要成分为甲烷）在高温条件下直接裂解为氢气和高纯度固态碳材料，实现"零碳排放"制氢目标[1]。该技术路线与传统的蒸汽甲烷重整（SMR）相比，可避免每公斤氢气9至12公斤二氧化碳的排放，同时产出高附加值的碳材料产品，具有显著的经济和环境效益[3]。

在"双碳"战略背景下，氢能已被定位为"国家能源体系的重要组成部分"和"战略性新兴产业重点发展方向"。2025年《政府工作报告》首次将氢能作为前沿新兴产业写入，体现了国家层面对该领域的高度重视[3]。

中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员、上海氢田新材料科技有限公司董事长于庆凯于2018年回国发展，投身于天然气裂解碳氢联产技术的研发与产业化[1][2]。2021年，于庆凯创立上海氢田新材料科技有限公司，推进清洁氢气和高纯碳材料的规模化制备[1]。

该团队的研发工作获得国家重点研发计划"氢能技术"重点专项支持，2023年正式启动"天然气裂解制氢联产纳米碳材料技术"项目，由中科院上海微系统所牵头，联合上海氢田新材料科技有限公司、上海科技大学、西安交通大学、哈尔滨工业大学等"产—研"优势单位共同承担[3]。

于庆凯团队开发的裂解技术能在几乎零污染的工况下，同步产生高纯度氢气和石墨[1]。与传统高污染制氢制碳工艺相比，该技术具有以下优势：

• 零碳排放
  ：避免温室气体排放，实现甲烷资源的绿色高值化利用
• 成本效率优势
  ：在化工、加氢站等分布式场景中更具成本和效率优势
• 产品多元化
  ：产出氢气和石墨烯等高附加值碳材料

目前，团队正着力攻克裂解反应釜的连续运转问题，致力于将稳定连续运行时间从目前水平提高到一个月[1]。这一技术瓶颈的突破对于实现规模化生产至关重要。团队计划在2026年在天然气资源丰富的四川省实现示范应用[1]。

在市场布局上，团队计划在天然气产区开展大规模生产，同时在氢气需求高的化工领域、加氢站推进全国分布式制氢[1]。

全球已有超过30家创新企业开展天然气直接裂解制氢业务，形成了多元化的竞争格局[3]。根据CB Insights分析，在甲烷热解技术开发商中，Monolith Materials被列为行业领导者，与BASF、Sumitomo、Modern Hydrogen等11家企业形成第一梯队竞争格局[4]。

• 技术路线
  ：采用基于Kværner工艺的热等离子体技术
• 产能规模
  ：2020年在内布拉斯加州建成商业化示范装置，氢气产能达600公斤/小时，年产炭黑14,000吨
• 商业进展
  ：2022年获得美国能源部10亿美元贷款，并与全球知名轮胎企业固特异达成合作协议
• 技术水平
  ：在2100°C条件下，甲烷转化率达94%，功率消耗0.85 MW[4][5]

• 技术路线
  ：移动碳床催化天然气裂解制氢技术
• 研发历程
  ：自2013年在德国政府支持下持续开展研发
• 项目进展
  ：2023年首届碳中和博览会上重点推介，目前在德国路德维希港开展中试验证[3][5]

• 加拿大Ekona Power
  ：成立于2017年，专注于甲烷热解平台技术开发
• 芬兰Hycamite TCD Technologies
  ：开发催化甲烷分解技术
• 澳大利亚Hazer Group
  ：基于催化技术开发甲烷热解工艺，预计2021年建成试点工厂[4][5]

技术路线	代表企业	反应温度	转化率	发展阶段
热等离子体	Monolith Materials	2100°C	94%	商业化示范
移动碳床	BASF	1000-1500°C	-	中试验证
催化裂解	中科院团队	超高温	高转化率	产业化攻关
熔融金属/盐	多家研究机构	1000-1500°C	高转化率	实验室阶段

1. 连续运转问题
   ：裂解反应釜的长时间连续稳定运行是当前最大技术瓶颈，中科院团队正致力于将连续运行时间提高到一个月[1]

2. 催化剂失活
   ：催化裂解技术面临催化剂易失活问题，需要开发高活性催化剂和改进反应器设计[6]

3. 成本竞争力
   ：当前甲烷热解制氢成本与成熟的蒸汽重整工艺相比仍有差距，需通过规模化降低单位成本

4. 设备耐久性
   ：高温环境对反应器材料的耐腐蚀性和使用寿命提出更高要求[5]

1. 技术融合创新
   ：多种技术路线（热等离子体、催化、熔融介质等）将持续优化迭代

2. 规模化应用
   ：从示范阶段向商业化规模迈进，预计2026年后将有多套装置投入运营

3. 产业协同
   ：与钢铁冶金、化工、加氢站等下游应用场景深度融合

4. 国际合作与竞争
   ：技术合作与市场竞争并存，中国有望在该领域实现"弯道超车"

2026年是氢碳联产技术产业化落地的关键年份。中科院团队在天然气裂解碳氢联产技术领域已形成具有自主知识产权的技术体系，依托国家重点研发计划支持，有望在产业化进程中取得重要突破。

从国际竞争格局来看，美国Monolith Materials和德国BASF等国际巨头在技术成熟度和商业化进程方面暂时领先，但中国凭借庞大的市场规模、丰富的天然气资源（尤其是四川等西部地区）以及完整的产业链配套，具备实现赶超的条件。

在"双碳"战略驱动下，氢碳联产技术作为绿色制氢的重要补充路径，将在未来能源转型中发挥重要作用。建议持续关注中科院团队的技术攻关进展以及2026年四川示范项目的落地情况，这将为判断中国在该领域国际竞争力提供重要参考依据。

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[1] 中国新闻网 - “中国科学家突破氢碳联产技术 零污染制氢助力能源转型” (https://www.chinanews.com.cn/gn/2026/01-18/10554059.shtml)

[2] 搜狐网 - “中国科学家突破氢碳联产技术 零污染制氢助力能源转型” (https://m.sohu.com/a/977307947_123753)

[3] 解放日报 - “国家重点研发计划’天然气裂解制氢联产纳米碳材料技术’重点专项在沪启动” (https://www.jfdaily.com/wx/detail.do?id=744407)

[4] CB Insights - “Monolith Materials Company Profile” (https://www.cbinsights.com/company/boxer-industries)

[5] 亚洲开发银行 - “Prefeasibility Analysis for Carbon Capture, Utilization and” (https://www.adb.org/sites/default/files/project-documents/52041/52041-003-tacr-en_2.pdf)

[6] 《"双碳"目标下绿色清洁能源技术现状与发展趋势》, SciOpen (https://www.sciopen.com/local/article_pdf/10.3969/j.issn.2096-1693.2023.05.054.pdf)