污染物排放上,甲醇制氫過程相對清潔。與傳統(tǒng)的煤制氫相比,煤制氫過程中除了產生大量的 CO?外,還會產生諸如二氧化硫(SO?)、氮氧化物(NOx)、粉塵等污染物。在煤炭氣化過程中,煤炭中的硫元素會轉化為 SO?排放到大氣中,對空氣造成嚴重污染,形成酸雨等環(huán)境問題 。
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 。
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(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。
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(tǒng)能效達 68%,較傳統(tǒng)熱法提升 40% 。