在光伏發(fā)電過(guò)剩時(shí)，利用電能電解水制氫，再將氫氣轉(zhuǎn)化為甲醇儲(chǔ)存；在能源需求高峰或光伏發(fā)電不足時(shí)，通過(guò)甲醇制氫滿足能源需求，實(shí)現(xiàn)能源的時(shí)空轉(zhuǎn)移和互補(bǔ)利用。內(nèi)容上，本文創(chuàng)新性地對(duì)甲醇制氫現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用中的安全管理與風(fēng)險(xiǎn)防控進(jìn)行了深入研究。


全面分析甲醇制氫過(guò)程中存在的安全風(fēng)險(xiǎn)，如甲醇的毒性、氫氣的易燃易爆性、高溫高壓反應(yīng)條件等帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，并針對(duì)這些風(fēng)險(xiǎn)提出了系統(tǒng)的安全管理措施和風(fēng)險(xiǎn)防控策略。從設(shè)備安全設(shè)計(jì)、操作規(guī)程制定、人員培訓(xùn)、應(yīng)急救援預(yù)案等多個(gè)方面構(gòu)建安全管理體系，為甲醇制氫項(xiàng)目的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障，填補(bǔ)了該領(lǐng)域在安全管理方面研究的部分空白。

甲醇制氫主要通過(guò)甲醇水蒸氣重整、甲醇部分氧化以及甲醇裂解等化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)，這些反應(yīng)在特定的條件下進(jìn)行，各有其特的反應(yīng)機(jī)理和特點(diǎn)。甲醇水蒸氣重整制氫是目前應(yīng)用較為廣泛的一種方法，其反應(yīng)方程式為：(CH_{3}OH + H_{2}O rightleftharpoons 3H_{2} + CO_{2})，(Delta H^{0}= + 131kJ/mol) ，這是一個(gè)吸熱反應(yīng) ，需要外界提供熱量來(lái)推動(dòng)反應(yīng)的進(jìn)行。

在實(shí)際反應(yīng)過(guò)程中，甲醇與水蒸氣的混合氣體在一定的溫度（通常為 200 - 300℃）壓力（1 - 5MPa）條件下，通過(guò)裝填有催化劑的反應(yīng)器。常見(jiàn)的催化劑有銅基催化劑，其活性中心能夠吸附甲醇和水蒸氣分子，使它們?cè)诖呋瘎┍砻姘l(fā)生活化。甲醇分子在催化劑表面發(fā)生裂解，生成一氧化碳和氫氣(rightleftharpoons CO + 2H_{2})。

同時(shí)，在催化劑的作用下，甲醇和氧氣在催化劑表面發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，生成氫氣和二氧化碳。與甲醇水蒸氣重整制氫相比，甲醇部分氧化制氫具有啟動(dòng)速度快、能量利用等優(yōu)點(diǎn)，但反應(yīng)過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生一些副反應(yīng)，如深度氧化反應(yīng)，導(dǎo)致氫氣的選擇性降低。


因此需要選擇合適的催化劑和優(yōu)化反應(yīng)條件來(lái)抑制副反應(yīng)的發(fā)生。甲醇裂解制氫的反應(yīng)方程式為CH_{3}OHrightleftharpoons CO + 2H_{2})，Delta H^{0}= + 90.7kJ/mol)，同樣是吸熱反應(yīng)。在高溫和催化劑的作用下，甲醇分子中的化學(xué)鍵斷裂，分解為一氧化碳和氫氣。

在實(shí)際應(yīng)用中，甲醇裂解制氫常與其他反應(yīng)過(guò)程相結(jié)合，形成聯(lián)合制氫工藝，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，滿足不同場(chǎng)景下對(duì)氫氣的需求。與傳統(tǒng)制氫方式相比，甲醇制氫技術(shù)在儲(chǔ)存運(yùn)輸、環(huán)保性、成本等方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。在儲(chǔ)存運(yùn)輸方面，氫氣是一種極難儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)臍怏w，它具有低密度、高擴(kuò)散性和易燃易爆等特性。


相比之下，甲醇在常溫常壓下為液體，其密度約為 0.79g/cm3 ，便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸。它可以利用現(xiàn)有的液體燃料儲(chǔ)存和運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施，如油罐車、管道等，大大降低了儲(chǔ)存和運(yùn)輸成本。

同時(shí)，甲醇的蒸汽壓較低，揮發(fā)性相對(duì)較小，安全性較高，減少了運(yùn)輸過(guò)程中的安全隱患。環(huán)保性上，甲醇制氫過(guò)程相對(duì)清潔。以甲醇水蒸氣重整制氫為例，其主要產(chǎn)物為氫氣和二氧化碳，相較于傳統(tǒng)的化石燃料制氫方法，如煤炭氣化制氫，在煤炭氣化過(guò)程中，除了產(chǎn)生氫氣和二氧化碳外，還會(huì)產(chǎn)生大量的一氧化碳、硫化氫、粉塵等污染物，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重危害。