煤制氫過程中還會產生大量的粉塵,這些粉塵不僅會影響空氣質量,還可能對人體健康造成危害。而甲醇制氫過程中,由于甲醇相對純凈,在制氫過程中幾乎不產生 SO?、氮氧化物和粉塵等污染物。
從長期環(huán)境影響來看,甲醇制氫技術的發(fā)展具有積極意義。隨著技術的不斷進步,甲醇制氫過程中的碳排放和污染物排放有望進一步降低。研發(fā)更的催化劑,提高甲醇的轉化率和氫氣的產率,減少原料的消耗,從而降低碳排放 。
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 。
而甲醇制氫以甲醇價格 2500 元 噸計算,生產 1 標準立方米氫氣消耗原料甲醇約 0.65kg ,原料成本約為 1.625 元 ,甲醇制氫在原料成本上相對較低。在設備投資方面,天然氣制氫裝置通常規(guī)模較大,設備復雜,投資成本較高,一套日產 1000 公斤氫氣的天然氣制氫裝置投資約為 800 - 1500 萬元 ;而同等規(guī)模的甲醇制氫裝置投資在 500 - 1000 萬元左右 ,甲醇制氫設備投資相對較少。
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。
未來甲醇制氫在催化劑研發(fā)和反應工藝優(yōu)化等方面有著明確的技術創(chuàng)新方向,這些創(chuàng)新將推動甲醇制氫技術邁向新的高度。在催化劑研發(fā)領域,單原子催化劑和仿生催化體系展現(xiàn)出的潛力。
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。
減少了貴金屬的用量,降低了成本 。目前該技術已進入中試階段,預計在 2026 年實現(xiàn)商業(yè)化,有望為甲醇制氫產業(yè)帶來革命性的變化。中科院上海高研院模仿氫化酶活性中心,設計出鐵鎳雙金屬有機框架(FeNi - MOF)催化劑,在常溫常壓下就能完成甲醇脫氫反應,能耗降低至傳統(tǒng)工藝的 1/5 。
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