而甲醇制氫若采用天然氣為原料生產(chǎn)甲醇再制氫,其碳排放主要集中在甲醇生產(chǎn)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(chǎn)甲醇再制氫,碳排放則更高 。
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(shù)相對成熟,供應穩(wěn)定性較好,在現(xiàn)階段更具應用優(yōu)勢。
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(shù)創(chuàng)新方向,這些創(chuàng)新將推動甲醇制氫技術(shù)邁向新的高度。在催化劑研發(fā)領(lǐng)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(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。
電化學原位制氫技術(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。
通過在甲醇制氫系統(tǒng)中引入傳感器和智能控制系統(tǒng),能夠?qū)崟r監(jiān)測和優(yōu)化反應條件,如溫度、壓力、原料流量等,實現(xiàn)生產(chǎn)過程的控制,提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù),對大量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行挖掘和分析,能夠預測設備故障、優(yōu)化設備維護計劃,降低設備故障率和維護成本,提高甲醇制氫裝置的運行穩(wěn)定性和可靠性 。
《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)的投資成本和運營風險,吸引了大量企業(yè)和資本投入到甲醇制氫產(chǎn)業(yè)中 。
大連盛港甲醇制氫加氫一體站的成功運營,為氫燃料電池汽車提供了穩(wěn)定的氫氣供應,推動了當?shù)貧淠芙煌ǖ陌l(fā)展。隨著氫燃料電池汽車市場的不斷擴大,甲醇制氫在交通領(lǐng)域的市場需求將持續(xù)增長。
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)域得到更廣泛的應用。分布式能源系統(tǒng)也是甲醇制氫技術(shù)的重要應用領(lǐng)域 。在偏遠地區(qū)或?qū)δ茉垂`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,解決能源供應不穩(wěn)定的問題 。