當(dāng)氧醇比(氧氣與甲醇的物質(zhì)的量之比)控制在合適的范圍內(nèi)時(shí),部分甲醇被氧化釋放出熱量,這些熱量可以為反應(yīng)體系提供能量,維持反應(yīng)的進(jìn)行,無(wú)需外部供熱。
傳統(tǒng)的高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫需要將氫氣壓縮至的壓力(通常為 35MPa 或 70MPa),這不僅需要昂貴的壓縮設(shè)備和高壓儲(chǔ)存容器,而且存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn) 。液氫儲(chǔ)存雖然能量密度高,但需要將氫氣冷卻至 - 253℃的低溫,能耗,儲(chǔ)存和運(yùn)輸成本高昂,且對(duì)儲(chǔ)存設(shè)備的絕熱性能要求。
而甲醇制氫過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳相對(duì)純凈,更易于捕集和利用。如果采用可再生能源合成的甲醇作為原料,如利用太陽(yáng)能、風(fēng)能電解水制氫,再將氫氣與二氧化碳合成甲醇,那么整個(gè)甲醇制氫過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)近乎零碳排放,對(duì)環(huán)境的友好性顯著提高。
目前,我國(guó)甲醇產(chǎn)能世界前列,煤炭、天然氣等化石能源均可作為甲醇的生產(chǎn)原料,使得甲醇的供應(yīng)充足且成本可控。而傳統(tǒng)的水電解制氫,由于其耗電量,電價(jià)在制氫成本中占比高達(dá) 70% - 80%,導(dǎo)致制氫成本居高不下 。
在設(shè)備投資方面,甲醇制氫裝置的規(guī)??筛鶕?jù)實(shí)際需求靈活調(diào)整,從小型的分布式制氫裝置到大型的工業(yè)制氫工廠均可實(shí)現(xiàn)。對(duì)于中小規(guī)模的用氫需求,甲醇制氫設(shè)備的投資相對(duì)較低,建設(shè)周期短,能夠快速滿足用戶的需求。
例如,銅基催化劑的抗中毒能力較弱,對(duì)原料中的硫、氯等雜質(zhì)較為敏感。當(dāng)原料中含有微量的硫、氯時(shí),這些雜質(zhì)會(huì)吸附在催化劑的活性中心上,導(dǎo)致催化劑活性下降,甚至失活,從而影響甲醇制氫裝置的穩(wěn)定運(yùn)行 。即使在正常操作條件下,銅基催化劑的使用壽命也相對(duì)較短,一般為 1 - 3 年,這就需要頻繁更換催化劑,增加了生產(chǎn)成本和維護(hù)工作量。
此外,催化劑的活性和選擇性在不同的反應(yīng)條件下波動(dòng)較大,難以在寬范圍的操作條件下保持穩(wěn)定的性能。當(dāng)反應(yīng)溫度、壓力或原料組成發(fā)生變化時(shí),催化劑的性能可能會(huì)受到顯著影響,導(dǎo)致甲醇轉(zhuǎn)化率和氫氣選擇性下降。
甲醇是一種有毒、易燃的化學(xué)品,在儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用過(guò)程中存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。如果發(fā)生泄漏,甲醇可能會(huì)對(duì)人體造成中毒危害,同時(shí)也容易引發(fā)火災(zāi)和爆炸事故。在甲醇制氫裝置的運(yùn)行過(guò)程中,需要嚴(yán)格控制甲醇的泄漏,并采取有效的安全措施,如設(shè)置泄漏檢測(cè)報(bào)警裝置、配備消防設(shè)備等。
此外,甲醇制氫過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定量的二氧化碳排放,雖然相較于傳統(tǒng)的化石燃料制氫方法,其二氧化碳排放量相對(duì)較低,但在全球?qū)μ寂欧乓笕找鎳?yán)格的背景下,如何進(jìn)一步降低甲醇制氫過(guò)程中的碳排放,實(shí)現(xiàn)低碳甚至零碳制氫,也是該技術(shù)面臨的重要挑戰(zhàn)之一 。