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 。
在經(jīng)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(qū)為例,若天然氣價格為 3.5 元 /m3 ,生產(chǎn) 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 。
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? 。
而甲醇制氫若采用天然氣為原料生產(chǎn)甲醇再制氫,其碳排放主要集中在甲醇生產(chǎn)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(chǎn)甲醇再制氫,碳排放則更高 。
若電價為 0.6 元 /kWh ,每生產(chǎn) 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。
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。
未來甲醇制氫在催化劑研發(fā)和反應工藝優(yōu)化等方面有著明確的技術創(chuàng)新方向,這些創(chuàng)新將推動甲醇制氫技術邁向新的高度。在催化劑研發(fā)領域,單原子催化劑和仿生催化體系展現(xiàn)出的潛力。
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