然而，與可再生能源制氫方式，如風(fēng)電電解水制氫、光伏發(fā)電電解水制氫相比，甲醇制氫（無(wú)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(fēng)電電解水制氫和光伏發(fā)電電解水制氫在制氫過(guò)程中幾乎不產(chǎn)生碳排放，僅在設(shè)備制造、運(yùn)輸和維護(hù)等環(huán)節(jié)存在少量隱含碳排放 。

污染物排放上，甲醇制氫過(guò)程相對(duì)清潔。與傳統(tǒng)的煤制氫相比，煤制氫過(guò)程中除了產(chǎn)生大量的 CO?外，還會(huì)產(chǎn)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(guò)程中，煤炭中的硫元素會(huì)轉(zhuǎn)化為 SO?排放到大氣中，對(duì)空氣造成嚴(yán)重污染，形成酸雨等環(huán)境問(wèn)題 。

甲醇制氫過(guò)程中產(chǎn)生的主要副產(chǎn)物是二氧化碳，相較于其他污染物，二氧化碳的環(huán)境影響相對(duì)較小，且更容易進(jìn)行捕集和利用。若采用可再生能源合成的甲醇作為原料，整個(gè)甲醇制氫過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)近乎物排放，對(duì)環(huán)境的友好性進(jìn)一步提高 。

加強(qiáng)對(duì)甲醇生產(chǎn)過(guò)程的節(jié)能減排技術(shù)研究，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，降低甲醇生產(chǎn)過(guò)程中的碳排放。對(duì)于甲醇制氫過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳，積極開(kāi)展碳捕集、利用與封存（CCUS）技術(shù)的研究和應(yīng)用，將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的產(chǎn)品或進(jìn)行封存，減少其對(duì)大氣環(huán)境的影響 。

在環(huán)境效益方面，天然氣制氫過(guò)程中，雖然主要產(chǎn)物為氫氣和二氧化碳，但在天然氣開(kāi)采、運(yùn)輸以及制氫反應(yīng)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生一定量的溫室氣體排放。據(jù)相關(guān)研究，天然氣制氫的全生命周期碳排放約為 10 - 15kgCO?/kgH? 。


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 。


清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的 Pt 單原子氮化碳復(fù)合催化劑（Pt - SA@C3N4），在 180℃下即可實(shí)現(xiàn)甲醇轉(zhuǎn)化率 99.8%，其活性位點(diǎn)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(shù)已進(jìn)入中試階段，預(yù)計(jì)在 2026 年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，有望為甲醇制氫產(chǎn)業(yè)帶來(lái)革命性的變化。中科院上海高研院模仿氫化酶活性中心，設(shè)計(jì)出鐵鎳雙金屬有機(jī)框架（FeNi - MOF）催化劑，在常溫常壓下就能完成甲醇脫氫反應(yīng)，能耗降低至傳統(tǒng)工藝的 1/5 。


仿生催化體系的構(gòu)建，借鑒了自然界中生物酶的催化機(jī)制，為開(kāi)發(fā)新型催化劑提供了新思路，有望實(shí)現(xiàn)甲醇制氫在溫和條件下的進(jìn)行，減少能源消耗和設(shè)備成本。