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(shù)相對成熟,供應穩(wěn)定性較好,在現(xiàn)階段更具應用優(yōu)勢。
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行,減少能源消耗和設備成本。
反應工藝優(yōu)化方面,光熱協(xié)同制氫和電化學原位制氫等新技術(shù)為甲醇制氫開辟了新路徑。浙江大學研發(fā)的等離子體共振反應器,利用太陽光譜中紅外波段(800 - 1200nm)直接驅(qū)動甲醇重整,系統(tǒng)能效達 68%,較傳統(tǒng)熱法提升 40% 。
光熱協(xié)同制氫技術(shù)充分利用太陽能這一清潔能源,將光能轉(zhuǎn)化為化學能,驅(qū)動甲醇重整反應,不僅減少了對傳統(tǒng)化石能源供熱的依賴,降低了碳排放,還提高了能源利用效率,具有良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。寧德時代公布的膜電極一體化(MEA)技術(shù),將甲醇水溶液直接通入燃料電池陽極,通過電化學氧化同步產(chǎn)氫發(fā)電,體積功率密度突破 5kW/L 。
通過在甲醇制氫系統(tǒng)中引入傳感器和智能控制系統(tǒng),能夠?qū)崟r監(jiān)測和優(yōu)化反應條件,如溫度、壓力、原料流量等,實現(xiàn)生產(chǎn)過程的控制,提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù),對大量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行挖掘和分析,能夠預測設備故障、優(yōu)化設備維護計劃,降低設備故障率和維護成本,提高甲醇制氫裝置的運行穩(wěn)定性和可靠性 。