近日，我校化学化工学院黄风林科研团队以青年教师刘欢为第一作者、黄风林为通讯作者，西安石油大学为第一署名单位在工程技术与化工领域最有影响力的三大顶级刊物之一《Chemical Engineering Journal》（JCR、中科院分区双一区TOP期刊，IF=15.1）上发表题为《Comparative exergy and economic analysis of deep in-situ gasification based coal-to-hydrogen with carbon capture and alternative routes》的高水平论文。

针对我国“富煤、缺油、少气”的能源禀赋，创新煤炭开发利用技术，降低煤基产品的全生命周期碳排放是实现我国“双碳”目标的现实选择。在“3060”双碳目标与氢能发展战略背景下，耦合CCS/CCUS（碳捕集与封存/碳捕集、利用及封存）的深部煤炭原位气化制氢技术路线高效、经济利用丰富的深部煤炭资源，成为一种理想的低碳煤基低成本制氢路线（Comparative life cycle energy, water consumption and carbon emissions analysis of deep in-situ gasification based coal-to-hydrogen with carbon capture and alternative routes. Journal of Cleaner Production, 2023, 426: 139129）。

深部煤炭原位气化制氢作为一种潜在的规模化技术路线，工业化应用前利用热力学手段分析其能量转化、利用过程的特点，预测系统用能的薄弱环节，可为后续工艺过程、工艺参数耦合优化提供指导。与现有基于化石能源路线间效率、经济性等方面的定量化分析是提高竞争力，明确技术可行性与应用前景的核心关键。

该成果基于世界上唯一的千米级深部煤炭原位气化试验数据，运用㶲分析方法，以㶲平衡方程为基础，结合过程模拟手段，计算了深部煤炭原位气化制氢从原煤开始到氢气产品产出的㶲损失、分布，将㶲损失细分为可避免/不可避免内部损失与可避免/不可避免外部损失四类，进一步分析用能薄弱环节，确定提高㶲效率的方法、手段。同时，针对传统㶲分析方法视角下效率指标存在㶲不等价与无法计入非连续投入能量等问题，创新提出以考虑设备因素的积累㶲消耗（CExC）作为衡量过程㶲效率的指标，据此明确深部煤炭原位气化制氢在效率方面的竞争力。结果表明，深部煤炭原位气化制氢㶲损失中存在39.9%的不可避免，而甲烷重整和深部地下气化具有最大的改进潜力，充分说明通过改进其他过程单元或优化工艺结构可实现热力学性能的改善。在产出每千克氢气时深部煤炭原位气化制氢的CExC仅为传统煤炭地面气化制氢的83.6%，表明其是一种更高效的路线，优势随着规模的增大会更加明显，同时投资、成本方面相比后者也具有显著优势。

该工作可为深部煤炭原位气化制氢技术的优化、示范和应用提供有价值的指导，同时在以可再生能源为代表的“绿氢”应用面临挑战的当下，助力我国制氢业由“灰氢”向“蓝氢”过渡，加快“双碳”目标的实现。

科研反哺教学，为提高学生的环保意识、助力“双碳”目标的实现，该课题组还设计了顺应能源结构变化的碳氢资源高效利用教学案例及适用于大学生的创新创业的研究内容、项目。显著改善了石油化工工艺、煤化工工艺学、碳一化工等专业课程教学质量。此研究内容融入全国化工设计大赛的路线选择、经济技术评价中，提升了学生的创新思维和实践能力，斩获2022年全国大学生化工设计竞赛全国总决赛一等奖。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894724033060?via%3Dihub