然而,與可再生能源制氫方式,如風電電解水制氫、光伏發(fā)電電解水制氫相比,甲醇制氫(無論是以煤炭還是天然氣為原料)的碳排放仍處于較高水平。風電電解水制氫和光伏發(fā)電電解水制氫在制氫過程中幾乎不產生碳排放,僅在設備制造、運輸和維護等環(huán)節(jié)存在少量隱含碳排放 。
在環(huán)境效益方面,天然氣制氫過程中,雖然主要產物為氫氣和二氧化碳,但在天然氣開采、運輸以及制氫反應過程中,會產生一定量的溫室氣體排放。據(jù)相關研究,天然氣制氫的全生命周期碳排放約為 10 - 15kgCO?/kgH? 。
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(xiàn)近乎零碳排放。
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。
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)直接驅動甲醇重整,系統(tǒng)能效達 68%,較傳統(tǒng)熱法提升 40% 。
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