對(duì)比研究法也是本文的重要研究方法之一。將甲醇制氫技術(shù)與其他常見制氫技術(shù),如水電解制氫、天然氣重整制氫等進(jìn)行多方面對(duì)比。在成本對(duì)比中,綜合考慮原料成本、設(shè)備投資、運(yùn)行維護(hù)成本等因素,分析不同制氫技術(shù)在不同規(guī)模下的成本差異;在技術(shù)性能對(duì)比中,比較各種制氫技術(shù)的氫氣純度、制氫效率、反應(yīng)條件等關(guān)鍵指標(biāo)。
分析甲醇制氫與其他能源形式,如太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源的耦合方式,以及如何通過(guò)能源系統(tǒng)的優(yōu)化配置,實(shí)現(xiàn)能源的利用和可持續(xù)供應(yīng)。例如,研究甲醇制氫與太陽(yáng)能光伏發(fā)電的結(jié)合。
在實(shí)際反應(yīng)過(guò)程中,甲醇與水蒸氣的混合氣體在一定的溫度(通常為 200 - 300℃)壓力(1 - 5MPa)條件下,通過(guò)裝填有催化劑的反應(yīng)器。常見的催化劑有銅基催化劑,其活性中心能夠吸附甲醇和水蒸氣分子,使它們?cè)诖呋瘎┍砻姘l(fā)生活化。甲醇分子在催化劑表面發(fā)生裂解,生成一氧化碳和氫氣(rightleftharpoons CO + 2H_{2})。
當(dāng)氧醇比(氧氣與甲醇的物質(zhì)的量之比)控制在合適的范圍內(nèi)時(shí),部分甲醇被氧化釋放出熱量,這些熱量可以為反應(yīng)體系提供能量,維持反應(yīng)的進(jìn)行,無(wú)需外部供熱。
該反應(yīng)相對(duì)簡(jiǎn)單,但由于產(chǎn)物中一氧化碳含量較高,而一氧化碳會(huì)對(duì)后續(xù)的氫氣應(yīng)用,如燃料電池的使用產(chǎn)生不利影響,因此通常需要對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行進(jìn)一步的處理,如通過(guò)一氧化碳變換反應(yīng)將一氧化碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳和氫氣,以提高氫氣的純度和質(zhì)量 。
而甲醇制氫過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳相對(duì)純凈,更易于捕集和利用。如果采用可再生能源合成的甲醇作為原料,如利用太陽(yáng)能、風(fēng)能電解水制氫,再將氫氣與二氧化碳合成甲醇,那么整個(gè)甲醇制氫過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)近乎零碳排放,對(duì)環(huán)境的友好性顯著提高。