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 。
煤制氫過程中還會產(chǎn)生大量的粉塵,這些粉塵不僅會影響空氣質量,還可能對人體健康造成危害。而甲醇制氫過程中,由于甲醇相對純凈,在制氫過程中幾乎不產(chǎn)生 SO?、氮氧化物和粉塵等污染物。
從長期環(huán)境影響來看,甲醇制氫技術的發(fā)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(fā)更的催化劑,提高甲醇的轉化率和氫氣的產(chǎn)率,減少原料的消耗,從而降低碳排放 。
加強對甲醇生產(chǎn)過程的節(jié)能減排技術研究,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)技術的研究和應用,將二氧化碳轉化為有價值的產(chǎn)品或進行封存,減少其對大氣環(huán)境的影響 。
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? 。
但目前可再生能源發(fā)電受自然條件限制,穩(wěn)定性較差,且電解水制氫設備成本高,導致其大規(guī)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(wěn)定性較好,在現(xiàn)階段更具應用優(yōu)勢。
甲醇制氫在與天然氣制氫、電解水制氫等方式的效益對比中,具有自身特的優(yōu)勢和特點,在不同的應用場景和條件下,可根據(jù)其效益情況選擇合適的制氫方式,以實現(xiàn)能源的利用和可持續(xù)發(fā)展。
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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