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,對空氣造成嚴重污染,形成酸雨等環(huán)境問題 。
從長期環(huán)境影響來看,甲醇制氫技術(shù)的發(fā)展具有積極意義。隨著技術(shù)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(zhuǎn)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(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)品或進行封存,減少其對大氣環(huán)境的影響 。
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(yīng)過程中,會產(chǎn)生一定量的溫室氣體排放。據(jù)相關(guān)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 。
但甲醇制氫過程中產(chǎn)生的二氧化碳相對純凈,更易于捕集和利用,在碳捕集與封存(CCS)技術(shù)應(yīng)用方面具有一定優(yōu)勢。與電解水制氫相比,甲醇制氫的效益特點也十分明顯。在經(jīng)濟成本上,電解水制氫的成本主要取決于電價。
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(shè)備成本高,導(dǎo)致其大規(guī)模應(yīng)用受到一定制約。而甲醇制氫雖然存在碳排放,但技術(shù)相對成熟,供應(yīng)穩(wěn)定性較好,在現(xiàn)階段更具應(yīng)用優(yōu)勢。
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。
所屬分類:新能源設(shè)備/氫氣能源設(shè)備
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