污染物排放上,甲醇制氫過程相對清潔。與傳統的煤制氫相比,煤制氫過程中除了產生大量的 CO?外,還會產生諸如二氧化硫(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率,減少原料的消耗,從而降低碳排放 。
加強對甲醇生產過程的節(jié)能減排技術研究,優(yōu)化生產工藝,降低甲醇生產過程中的碳排放。對于甲醇制氫過程中產生的二氧化碳,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品或進行封存,減少其對大氣環(huán)境的影響 。
在經濟成本方面,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 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,會產生一定量的溫室氣體排放。據相關研究,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甲醇再制氫,其碳排放主要集中在甲醇生產階段,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甲醇再制氫,碳排放則更高 。
但甲醇制氫過程中產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)技術應用方面具有一定優(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,在現階段更具應用優(yōu)勢。
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出的潛力。
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