然而,與可再生能源制氫方式,如風(fēng)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(fēng)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(shè)備制造、運輸和維護等環(huán)節(jié)存在少量隱含碳排放 。
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 。
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(jìn)步,甲醇制氫過程中的碳排放和污染物排放有望進(jìn)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 。
雖然甲醇制氫在碳排放方面與可再生能源制氫存在差距,但在污染物排放方面具有明顯優(yōu)勢,且隨著技術(shù)的發(fā)展,其環(huán)境效益有望進(jìn)一步提升,在推動能源清潔化和可持續(xù)發(fā)展中具有重要作用。與天然氣制氫相比,甲醇制氫在經(jīng)濟和環(huán)境效益上呈現(xiàn)出顯著差異。
而甲醇制氫以甲醇價格 2500 元 噸計算,生產(chǎn) 1 標(biāo)準(zhǔn)立方米氫氣消耗原料甲醇約 0.65kg ,原料成本約為 1.625 元 ,甲醇制氫在原料成本上相對較低。在設(shè)備投資方面,天然氣制氫裝置通常規(guī)模較大,設(shè)備復(fù)雜,投資成本較高,一套日產(chǎn) 1000 公斤氫氣的天然氣制氫裝置投資約為 800 - 1500 萬元 ;而同等規(guī)模的甲醇制氫裝置投資在 500 - 1000 萬元左右 ,甲醇制氫設(shè)備投資相對較少。
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? 。
若電價為 0.6 元 /kWh ,每生產(chǎn) 1 標(biāo)準(zhǔn)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(shè)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(yīng)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。
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。