然而,與可再生能源制氫方式,如風電電解水制氫、光伏發電電解水制氫相比,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、運輸和維護等環節存在少量隱含碳排放 。
污染物排放上,甲醇制氫過程相對清潔。與傳統的煤制氫相比,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,形成酸雨等環境問題 。
從長期環境影響來看,甲醇制氫技術的發展具有積極意義。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 。
而甲醇制氫若采用天然氣為原料生產甲醇再制氫,其碳排放主要集中在甲醇生產階段,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甲醇再制氫,碳排放則更高 。
但甲醇制氫過程中產生的二氧化碳相對純凈,更易于捕集和利用,在碳捕集與封存(CCS)技術應用方面具有一定優勢。與電解水制氫相比,甲醇制氫的效益特點也十分明顯。在經濟成本上,電解水制氫的成本主要取決于電價。
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。
但目前可再生能源發電受自然條件限制,穩定性較差,且電解水制氫設備成本高,導致其大規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,供應穩定性較好,在現階段更具應用優勢。
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 年實現商業化,有望為甲醇制氫產業帶來革命性的變化。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,能耗降低至傳統工藝的 1/5 。
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