而甲醇制氫若采用天然氣為原料生產(chǎn)甲醇再制氫,其碳排放主要集中在甲醇生產(chǎn)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(chǎn)甲醇再制氫,碳排放則更高 。
但甲醇制氫過(guò)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)。
前文已計(jì)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(yuǎn)低于電解水制氫在高電價(jià)情況下的成本。在環(huán)境效益方面,電解水制氫過(guò)程清潔,不產(chǎn)生二氧化碳等污染物,若使用可再生能源發(fā)電進(jìn)行電解水,可實(shí)現(xiàn)近乎零碳排放。
清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)開(kāi)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。
反應(yīng)工藝優(yōu)化方面,光熱協(xié)同制氫和電化學(xué)原位制氫等新技術(shù)為甲醇制氫開(kāi)辟了新路徑。浙江大學(xué)研發(fā)的等離子體共振反應(yīng)器,利用太陽(yáng)光譜中紅外波段(800 - 1200nm)直接驅(qū)動(dòng)甲醇重整,系統(tǒng)能效達(dá) 68%,較傳統(tǒng)熱法提升 40% 。
電化學(xué)原位制氫技術(shù)實(shí)現(xiàn)了制氫與發(fā)電的一體化,簡(jiǎn)化了工藝流程,提高了能量轉(zhuǎn)化效率,為甲醇制氫在分布式能源系統(tǒng)和移動(dòng)電源等領(lǐng)域的應(yīng)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(shù)的發(fā)展,智能化、自動(dòng)化的甲醇制氫工藝將成為研究熱點(diǎn)。
通過(guò)在甲醇制氫系統(tǒng)中引入傳感器和智能控制系統(tǒng),能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)和優(yōu)化反應(yīng)條件,如溫度、壓力、原料流量等,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的控制,提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù),對(duì)大量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和分析,能夠預(yù)測(cè)設(shè)備故障、優(yōu)化設(shè)備維護(hù)計(jì)劃,降低設(shè)備故障率和維護(hù)成本,提高甲醇制氫裝置的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性 。
《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃(2016 - 2030 年)》明確提出要大力發(fā)展氫能與燃料電池技術(shù),推動(dòng)甲醇制氫等制氫技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用 。各地也紛紛出臺(tái)配套政策,加大對(duì)甲醇制氫項(xiàng)目的扶持力度,如提供財(cái)政補(bǔ)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(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn),吸引了大量企業(yè)和資本投入到甲醇制氫產(chǎn)業(yè)中 。
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(mǎn)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 。