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(shù)應(yīng)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(jì)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(yuǎn)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(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,可實現(xiàn)近乎零碳排放。
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(shè)備成本高,導(dǎo)致其大規(guī)模應(yīng)用受到一定制約。而甲醇制氫雖然存在碳排放,但技術(shù)相對成熟,供應(yīng)穩(wěn)定性較好,在現(xiàn)階段更具應(yīng)用優(yōu)勢。
清華大學(xué)團(tuán)隊開發(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(gòu)建,借鑒了自然界中生物酶的催化機(jī)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(jìn)行,減少能源消耗和設(shè)備成本。
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,利用太陽光譜中紅外波段(800 - 1200nm)直接驅(qū)動甲醇重整,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(zhuǎn)化效率,為甲醇制氫在分布式能源系統(tǒng)和移動電源等領(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、自動化的甲醇制氫工藝將成為研究熱點。
《能源技術(shù)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(shù),推動甲醇制氫等制氫技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用 。各地也紛紛出臺配套政策,加大對甲醇制氫項目的扶持力度,如提供財政補(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)營風(fēng)險,吸引了大量企業(yè)和資本投入到甲醇制氫產(chǎn)業(yè)中 。
隨著工業(yè)領(lǐng)域?qū)G色、低碳發(fā)展的要求不斷提高,甲醇制氫技術(shù)因其相對清潔的特點,將在工業(yè)領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。分布式能源系統(tǒng)也是甲醇制氫技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域 。在偏遠(yuǎn)地區(qū)或?qū)δ茉垂?yīng)靈活性要求較高的場景,甲醇制氫分布式能源系統(tǒng)能夠提供可靠的能源供應(yīng),解決能源供應(yīng)不穩(wěn)定的問題 。