メタン熱分解に必要なエネルギーは、生成される水素1モルあたり約37.7kJであり、水素1モルあたり41.4kJ、水の蒸発に必要なエネルギーを含めると最大63.4kJ/モルを必要とする水蒸気メタン改質よりも少ない。メタンの熱分解は、メタンを水素と固体炭素に分解する熱分解プロセスであり、主に触媒を使用しない場合は700℃以上、触媒を使用する場合は800℃以上の温度で行われる。このプロセスは吸熱性で、周囲から熱を吸収して進行する。
メタン熱分解に必要なエネルギーは、水蒸気メタン改質よりも低い。これは主に、熱分解プロセスでは水の蒸発がないためである。水蒸気改質では、水が水蒸気に変換されるため、さらなるエネルギーが必要となる。この追加ステップにより、水蒸気改質における全エネルギー需要は、水素1モル当たり63.4kJに増加する。
メタンの熱分解は、通常、触媒プロセスでは800℃以上、熱プロセスでは1000℃以上の高温で行われ、プラズマトーチを使用する方法では2000℃に達するものもある。これらの高温は、メタンのC-H結合の安定性を克服し、大幅な反応速度とメタン転化率を達成するために必要である。
高温にもかかわらず、メタン熱分解は、水の蒸発を必要とせずに水素と固体炭素を直接生成するため、水蒸気改質よりもエネルギー効率が高いと考えられている。さらに、メタン熱分解は、再生可能な電力や生成された水素の一部を燃焼させるなど、使用する熱源によっては、二酸化炭素排出量を最大85％以上と大幅に削減できる。このため、メタン熱分解は、水蒸気改質のような従来の方法と比べ、温室効果ガス排出量の少ない水素製造の有望な選択肢となる。
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