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(chǎn)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 。
甲醇制氫過程中產(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 。
而甲醇制氫以甲醇價格 2500 元 噸計算,生產(chǎn) 1 標準立方米氫氣消耗原料甲醇約 0.65kg ,原料成本約為 1.625 元 ,甲醇制氫在原料成本上相對較低。在設備投資方面,天然氣制氫裝置通常規(guī)模較大,設備復雜,投資成本較高,一套日產(chǎn) 1000 公斤氫氣的天然氣制氫裝置投資約為 800 - 1500 萬元 ;而同等規(guī)模的甲醇制氫裝置投資在 500 - 1000 萬元左右 ,甲醇制氫設備投資相對較少。
在環(huán)境效益方面,天然氣制氫過程中,雖然主要產(chǎn)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(chǎn)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? 。
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。
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(xiàn)商業(yè)化,有望為甲醇制氫產(chǎn)業(yè)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(tǒng)工藝的 1/5 。
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