聚焦Spark Cleantech:将甲烷分解为氢气和固体碳

2026 年 9 月 8 日
作者:Dominic Shales

Spark Cleantech 的首席执行官兼联合创始人 Patrick Peters 解释了脉冲等离子体如何在天然气到达工业燃烧器之前将其中的碳去除,以及他为什么认为无需大量补贴也能实现经济效益。

重工业约占全球二氧化碳排放量的五分之一,然而欧洲大部分氢能政策却都以电解法为核心。总部位于巴黎的Spark Cleantech公司于2022年在中央理工大学(CentraleSupélec)的实验室成立,该公司另辟蹊径。其反应器位于工厂的燃气供应系统和燃烧器之间,无需燃烧即可将甲烷分解为氢气和固体碳。该公司于2025年12月完成A轮融资,筹集了3000万欧元,并计划于2027年推出首批商业装置。气候解决方案新闻(Climate Solutions News)就这项技术、碳产品​​、监管缺口和投资前景向帕特里克·彼得斯提出了十个问题。

甲烷等离子体分解技术已经以各种形式存在了几十年。历史上是什么阻碍了它达到工业规模?Spark Cleantech又解决了哪些前辈们未能解决的问题?

甲烷等离子体裂解法在工业化应用方面面临三大障碍:高昂的能源成本、不稳定的碳质量以及反应器耐久性问题。早期的系统能耗高、产碳价值低,且易受电极退化和结垢的影响。

我们专有的非热等离子体反应器将能源消耗降低到水电解的 20%,生产用于高端应用的高纯度炭黑,并使用抗结垢材料以实现长期稳定性。

您声称其耗电量比水电解法低五倍。这一说法在什么运行条件下成立?如果客户使用的是电网电力而不是可再生能源,情况又会如何变化?

我们反应堆五倍的低能耗是一项固定的技术优势,与能源来源无关。反应堆自身产生的二氧化碳排放量,而非反应堆本身的排放量,完全取决于电力的产生方式。在清洁电网下,能源效率和减排效益都能最大化。在化石燃料电网下,能源效率虽然保持不变,但与电力来源相关的排放依然存在。

帕特里克·彼得斯,Spark Cleantech 首席执行官兼联合创始人

固体碳是贵公司经济的核心,但炭黑市场已经成熟,并被一些老牌生产商所主导。贵公司如何使您的材料满足电池制造等高要求终端用途的要求?买家目前愿意支付多少溢价(如果有的话)?

我们的能源效率和低二氧化碳排放量使我们比传统炉法炭黑更具竞争优势,尤其是在欧盟严格的法规要求下。我们已经与一位潜在客户接洽,该客户对炭黑有特定需求,并对我们的产品很感兴趣。这使我们能够更好地满足电池制造等对可持续性和性能要求极高的终端应用领域的需求。

您的技术位于客户现有的燃气管网和燃烧器之间。实际上,工业运营商对于改造他们几十年来一直以同样方式运行的基础设施有多大的抵触情绪?

工业制造商对我们技术所提供的高能效充满信心。许多企业需要在其生产过程中同时使用天然气和氢气来减少碳排放。我们正与该领域的一家大型工业合作伙伴启动一个项目,以展示我们为实现这些优势而改造基础设施的实际能力。

您提到,使用生物甲烷作为原料可以实现零碳排放甚至负碳排放。在您的模型所需的数量和价格水平下,生物甲烷的供应情况如何?如果客户继续使用化石天然气,碳排放核算又会受到怎样的影响?

生物甲烷目前比化石甲烷贵三到四倍,但其市场正在扩大,各州的激励措施有助于抵消成本,同时鼓励采用并降低未来的价格。

它使我们的工艺流程实现零碳或负碳排放。如果客户使用化石天然气,排放量仍为正值,但仍低于传统方法,从而可以随着生物甲烷供应量的增加而平稳过渡到生物甲烷。

你们已经签署了初步合同,目标是在2027年实现商用单元部署。最有可能导致部署日期推迟的两三个因素是什么?你们是如何应对这些因素的?

我们计划在2027年实现商业部署,目前已签署了首批合同。影响时间表的主要因素包括许可和监管、供应链以及客户现场的准备情况。

在许可和监管方面,氢能项目面临漫长的审批流程,尤其是在欧洲。我们正尽早与监管机构接洽,以确保符合RED III和CBAM等框架。在供应链方面,电极和等离子体发生器等关键部件的交付周期较长。我们已签订多年期协议并配备了备用供应商。在客户现场准备方面,天然气供应、电力基础设施或购电协议的延误都可能导致项目停滞。我们采用基于里程碑的付款方式来激励客户按计划完成项目。

您将氢能描述为一种服务,即在现场生产和运营,而不是销售设备。是什么让您相信这种模式优于直接销售资本设备?随着 Spark 的规模扩大,这种模式会带来哪些风险?

我们选择氢能即服务 (HaaS) 而非设备销售,原因有三。首先,准入门槛更低:客户无需承担前期风险,而我们则承担技术和性能方面的责任。其次,收入稳定:长期承购协议可提供稳定的现金流,对投资者具有吸引力。第三,可实现持续优化:现场运营使我们能够利用实际数据不断改进效率和碳质量。

Spark也存在一些风险。前期高昂的成本带来的资本支出压力可通过项目融资和合作关系来缓解。性能保证带来的运营责任可通过冗余和严格的维护来降低。分布式运营带来的扩展复杂性可通过远程监控和自动化来简化。

欧盟的大部分氢能政策框架都是围绕电解绿色氢能构建的。监管环境是否积极支持像贵公司这样的甲烷基氢能路径?或者,贵公司所处的框架并非为贵公司量身定制?

欧盟的氢能政策框架,包括《可再生能源指令》(RED III)和《氢能授权法案》,主要针对电解制氢。像我们这样的甲烷制氢路径并不完全符合目前侧重于可再生电力投入的定义。然而,目前有两个令人鼓舞的进展。

第一种是生物甲烷制氢。欧盟已将生物甲烷认定为可再生燃料,因此我们使用生物甲烷的工艺符合RED III指令中“可再生氢”的定义。第二种是碳捕获与封存。对于化石天然气原料制氢,欧盟正在调整其对采用碳捕获与封存技术的氢能的立场。我们生产的可永久封存的固体碳副产品可能很快会被认可为一种有效的碳减排策略,尽管其监管路径目前尚不明确。

我们正积极与政策制定者和标准机构(例如欧洲标准化委员会 (CEN) 和国际能源署氢能技术合作计划 (IEA Hydrogen TCP))沟通,以确保甲烷等离子体裂解技术在未来的法规中得到充分体现。同时,我们也在利用现有的框架(例如生物甲烷的国际碳排放认证体系 (ISCC) 认证)来验证我们的碳足迹。

重工业约占全球二氧化碳排放量的五分之一,但其脱碳进程却是所有行业中最缓慢的。您认为,为什么迄今为止,重工业领域所获得的投资和政策关注远少于发电或交通运输领域?

重工业脱碳进程缓慢源于三大结构性挑战。首先是能源需求高。钢铁、水泥和玻璃等行业需要1,000至2,000摄氏度的高温,而大规模使用可再生电力或绿色氢能难以实现这一目标。其次是经济激励不足。与可再生能源发电成本已具备竞争力,以及电动汽车可享受补贴的交通运输行业不同,工业脱碳缺乏强有力的政策支持。例如,欧盟碳排放交易体系(EU ETS)的碳价约为每吨80欧元,但目前尚不足以支撑企业从化石燃料转向可再生能源。第三是技术成熟度不足。许多低碳解决方案,例如通过氢直接还原铁(DRI)生产绿色钢铁以及水泥碳捕获技术,仍处于试点阶段,资本支出高昂且可靠性尚未得到验证。

由于风险回报比不佳,投资一直滞后。工业企业在动荡的政策环境下,面临着高昂的前期成本和不确定的回报。Spark Cleantech 致力于解决这一问题,我们专注于即插即用的解决方案,例如在现有燃烧器中用氢气替代化石天然气,这些方案只需对基础设施进行极少的改动,即可立即减少排放。

显然,你们迄今为止的融资工作非常成功。投资者和分析师听过很多工业脱碳方案。您认为与其他方案相比,你们的方案在潜在回报方面有哪些独特之处?

投资者听过无数脱碳方案,但Spark Cleantech凭借以下三个原因脱颖而出。首先是双重收入来源。与单纯的氢能项目不同,我们同时实现氢气和炭黑的商业化,从而实现收入多元化并提高利润率。我们的炭黑产品并非废弃物,而是一种高价值的副产品,在电池和轮胎领域的需求日益增长。其次是能源效率。与电解制氢相比,我们的电力消耗量降低了五倍,这意味着更低的运营成本,尤其是在电力成本高昂的地区。即使没有巨额补贴,我们的氢气也具有成本竞争力。第三是可扩展性和灵活性。我们的模块化反应器可以部署在工业设施现场,避免了集中式制氢在运输和储存方面的挑战。这降低了基础设施成本,并加速了技术的普及应用。

此外,我们的氢气即服务 (HaaS) 模式优化了激励机制。客户只需为氢气产量付费,无需购买设备,这既降低了他们的风险,又确保了我们的持续收入。首批商业装置计划于 2027 年投入使用,并且我们已与多家大型工业企业签署了意向书,这使我们能够在这个即将爆发式增长的市场中抢占先机。