在經濟成本方面,天然氣制氫的原料成本受天然氣價格波動影響較大。以某地區(qū)為例,若天然氣價格為 3.5 元 /m3 ,生產 1 標準立方米氫氣,天然氣制氫消耗原料天然氣約 0.5m3 ,燃料天然氣約 0.1m3 ,則原料成本約為 2.1 元 。
而甲醇制氫若采用天然氣為原料生產甲醇再制氫,其碳排放主要集中在甲醇生產階段,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甲醇再制氫,碳排放則更高 。
若電價為 0.6 元 /kWh ,每生產 1 標準立方米氫氣消耗電量約 5 - 6kWh ,則電費成本約為 3 - 3.6 元 ,再加上設備投資、運行維護等成本,其總成本較高。而甲醇制氫的綜合成本相對較低。
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,不產生二氧化碳等污染物,若使用可再生能源發(fā)電進行電解水,可實現近乎零碳排放。
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℃下即可實現甲醇轉化率 99.8%,其活性位點利用率較傳統催化劑大幅提升 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。
反應工藝優(yōu)化方面,光熱協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)直接驅動甲醇重整,系統能效達 68%,較傳統熱法提升 40% 。