甲醇制氫過程中產生的主要副產物是二氧化碳,相較于其他污染物,二氧化碳的環(huán)境影響相對較小,且更容易進行捕集和利用。若采用可再生能源合成的甲醇作為原料,整個甲醇制氫過程可以實現(xiàn)近乎物排放,對環(huán)境的友好性進一步提高 。
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。
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。
仿生催化體系的構建,借鑒了自然界中生物酶的催化機制,為開發(fā)新型催化劑提供了新思路,有望實現(xiàn)甲醇制氫在溫和條件下的進行,減少能源消耗和設備成本。
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% 。