但甲醇制氫過程中產(chǎn)生的二氧化碳相對(duì)純凈,更易于捕集和利用,在碳捕集與封存(CCS)技術(shù)應(yīng)用方面具有一定優(yōu)勢(shì)。與電解水制氫相比,甲醇制氫的效益特點(diǎn)也十分明顯。在經(jīng)濟(jì)成本上,電解水制氫的成本主要取決于電價(jià)。
但目前可再生能源發(fā)電受自然條件限制,穩(wěn)定性較差,且電解水制氫設(shè)備成本高,導(dǎo)致其大規(guī)模應(yīng)用受到一定制約。而甲醇制氫雖然存在碳排放,但技術(shù)相對(duì)成熟,供應(yīng)穩(wěn)定性較好,在現(xiàn)階段更具應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。
清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)開發(fā)的 Pt 單原子氮化碳復(fù)合催化劑(Pt - SA@C3N4),在 180℃下即可實(shí)現(xiàn)甲醇轉(zhuǎn)化率 99.8%,其活性位點(diǎn)利用率較傳統(tǒng)催化劑大幅提升 30 倍 。這種單原子催化劑的特之處在于,金屬原子以單原子的形式分散在載體表面,地提高了原子利用率。
減少了貴金屬的用量,降低了成本 。目前該技術(shù)已進(jìn)入中試階段,預(yù)計(jì)在 2026 年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,有望為甲醇制氫產(chǎn)業(yè)帶來革命性的變化。中科院上海高研院模仿氫化酶活性中心,設(shè)計(jì)出鐵鎳雙金屬有機(jī)框架(FeNi - MOF)催化劑,在常溫常壓下就能完成甲醇脫氫反應(yīng),能耗降低至傳統(tǒng)工藝的 1/5 。
仿生催化體系的構(gòu)建,借鑒了自然界中生物酶的催化機(jī)制,為開發(fā)新型催化劑提供了新思路,有望實(shí)現(xiàn)甲醇制氫在溫和條件下的進(jìn)行,減少能源消耗和設(shè)備成本。
光熱協(xié)同制氫技術(shù)充分利用太陽能這一清潔能源,將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,驅(qū)動(dòng)甲醇重整反應(yīng),不僅減少了對(duì)傳統(tǒng)化石能源供熱的依賴,降低了碳排放,還提高了能源利用效率,具有良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。寧德時(shí)代公布的膜電極一體化(MEA)技術(shù),將甲醇水溶液直接通入燃料電池陽極,通過電化學(xué)氧化同步產(chǎn)氫發(fā)電,體積功率密度突破 5kW/L 。
在工業(yè)領(lǐng)域,許多行業(yè)對(duì)氫氣的需求量,如化工、冶金、電子等 。甲醇制氫作為一種可靠的氫氣供應(yīng)方式,能夠滿足工業(yè)企業(yè)對(duì)氫氣的穩(wěn)定需求,降低企業(yè)的生產(chǎn)成本,提高生產(chǎn)效率 。在化工企業(yè)中,甲醇制氫可作為合成氨、甲醇合成等工藝的原料氣,為企業(yè)的生產(chǎn)提供保障 。
隨著工業(yè)領(lǐng)域?qū)G色、低碳發(fā)展的要求不斷提高,甲醇制氫技術(shù)因其相對(duì)清潔的特點(diǎn),將在工業(yè)領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。分布式能源系統(tǒng)也是甲醇制氫技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域 。在偏遠(yuǎn)地區(qū)或?qū)δ茉垂?yīng)靈活性要求較高的場(chǎng)景,甲醇制氫分布式能源系統(tǒng)能夠提供可靠的能源供應(yīng),解決能源供應(yīng)不穩(wěn)定的問題 。
某偏遠(yuǎn)海島采用甲醇制氫分布式能源系統(tǒng)后,實(shí)現(xiàn)了能源的穩(wěn)定供應(yīng),提高了能源利用效率,減少了環(huán)境污染 。隨著分布式能源系統(tǒng)的發(fā)展,甲醇制氫在該領(lǐng)域的市場(chǎng)需求也將不斷增加。