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 。
但甲醇制氫過程中產(chǎn)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(jīng)濟成本上,電解水制氫的成本主要取決于電價。
但目前可再生能源發(fā)電受自然條件限制,穩(wěn)定性較差,且電解水制氫設備成本高,導致其大規(guī)模應用受到一定制約。而甲醇制氫雖然存在碳排放,但技術相對成熟,供應穩(wěn)定性較好,在現(xiàn)階段更具應用優(yōu)勢。
甲醇制氫在與天然氣制氫、電解水制氫等方式的效益對比中,具有自身特的優(yōu)勢和特點,在不同的應用場景和條件下,可根據(jù)其效益情況選擇合適的制氫方式,以實現(xiàn)能源的利用和可持續(xù)發(fā)展。
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(zhuǎn)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。
仿生催化體系的構建,借鑒了自然界中生物酶的催化機制,為開發(fā)新型催化劑提供了新思路,有望實現(xiàn)甲醇制氫在溫和條件下的進行,減少能源消耗和設備成本。
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(qū)動甲醇重整,系統(tǒng)能效達 68%,較傳統(tǒng)熱法提升 40% 。
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?qū)崟r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(chǎn)過程的控制,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,對大量的生產(chǎn)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 。
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(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 。