污染物排放上,甲醇制氫過程相對清潔。與傳統(tǒng)的煤制氫相比,煤制氫過程中除了產(chǎn)生大量的 CO?外,還會產(chǎn)生諸如二氧化硫(SO?)、氮氧化物(NOx)、粉塵等污染物。在煤炭氣化過程中,煤炭中的硫元素會轉(zhuǎn)化為 SO?排放到大氣中,對空氣造成嚴(yán)重污染,形成酸雨等環(huán)境問題 。
加強對甲醇生產(chǎn)過程的節(jié)能減排技術(shù)研究,優(yōu)化生產(chǎn)工藝,降低甲醇生產(chǎn)過程中的碳排放。對于甲醇制氫過程中產(chǎn)生的二氧化碳,積極開展碳捕集、利用與封存(CCUS)技術(shù)的研究和應(yīng)用,將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有價值的產(chǎn)品或進(jìn)行封存,減少其對大氣環(huán)境的影響 。
未來甲醇制氫在催化劑研發(fā)和反應(yīng)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。
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(shè)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(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(jìn)行,減少能源消耗和設(shè)備成本。
反應(yīng)工藝優(yōu)化方面,光熱協(xié)同制氫和電化學(xué)原位制氫等新技術(shù)為甲醇制氫開辟了新路徑。浙江大學(xué)研發(fā)的等離子體共振反應(yīng)器,利用太陽光譜中紅外波段(800 - 1200nm)直接驅(qū)動甲醇重整,系統(tǒng)能效達(dá) 68%,較傳統(tǒng)熱法提升 40% 。