而甲醇制氫若采用天然氣為原料生產甲醇再制氫,其碳排放主要集中在甲醇生產階段,全生命周期碳排放約為 15 - 20kgCO?/kgH? ,略天然氣制氫;若采用煤炭為原料生產甲醇再制氫,碳排放則更高 。
但甲醇制氫過程中產生的二氧化碳相對純凈,更易于捕集和利用,在碳捕集與封存(CCS)技術應用方面具有一定優(yōu)勢。與電解水制氫相比,甲醇制氫的效益特點也十分明顯。在經濟成本上,電解水制氫的成本主要取決于電價。
前文已計算出甲醇水蒸氣重整制氫到加氫站的槍口約為 27.91 元 /kg 氫氣 ,遠低于電解水制氫在高電價情況下的成本。在環(huán)境效益方面,電解水制氫過程清潔,不產生二氧化碳等污染物,若使用可再生能源發(fā)電進行電解水,可實現(xiàn)近乎零碳排放。
清華大學團隊開發(fā)的 Pt 單原子氮化碳復合催化劑(Pt - SA@C3N4),在 180℃下即可實現(xiàn)甲醇轉化率 99.8%,其活性位點利用率較傳統(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。
反應工藝優(yōu)化方面,光熱協(xié)同制氫和電化學原位制氫等新技術為甲醇制氫開辟了新路徑。浙江大學研發(fā)的等離子體共振反應器,利用太陽光譜中紅外波段(800 - 1200nm)直接驅動甲醇重整,系統(tǒng)能效達 68%,較傳統(tǒng)熱法提升 40% 。
電化學原位制氫技術實現(xiàn)了制氫與發(fā)電的一體化,簡化了工藝流程,提高了能量轉化效率,為甲醇制氫在分布式能源系統(tǒng)和移動電源等領域的應用提供了更便捷、的解決方案。隨著人工智能、大數(shù)據(jù)等新興技術的發(fā)展,智能化、自動化的甲醇制氫工藝將成為研究熱點。
通過在甲醇制氫系統(tǒng)中引入傳感器和智能控制系統(tǒng),能夠實時監(jiān)測和優(yōu)化反應條件,如溫度、壓力、原料流量等,實現(xiàn)生產過程的控制,提高生產效率和產品質量。利用大數(shù)據(jù)分析技術,對大量的生產數(shù)據(jù)進行挖掘和分析,能夠預測設備故障、優(yōu)化設備維護計劃,降低設備故障率和維護成本,提高甲醇制氫裝置的運行穩(wěn)定性和可靠性 。
《能源技術革命創(chuàng)新行動計劃(2016 - 2030 年)》明確提出要大力發(fā)展氫能與燃料電池技術,推動甲醇制氫等制氫技術的創(chuàng)新和應用 。各地也紛紛出臺配套政策,加大對甲醇制氫項目的扶持力度,如提供財政補貼、稅收優(yōu)惠、土地使用優(yōu)惠等,降低企業(yè)的投資成本和運營風險,吸引了大量企業(yè)和資本投入到甲醇制氫產業(yè)中 。
在工業(yè)領域,許多行業(yè)對氫氣的需求量,如化工、冶金、電子等 。甲醇制氫作為一種可靠的氫氣供應方式,能夠滿足工業(yè)企業(yè)對氫氣的穩(wěn)定需求,降低企業(yè)的生產成本,提高生產效率 。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)的生產提供保障 。