污染物排放上,甲醇制氫過(guò)程相對(duì)清潔。與傳統(tǒng)的煤制氫相比,煤制氫過(guò)程中除了產(chǎn)生大量的 CO?外,還會(huì)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(guò)程中,煤炭中的硫元素會(huì)轉(zhuǎn)化為 SO?排放到大氣中,對(duì)空氣造成嚴(yán)重污染,形成酸雨等環(huán)境問(wèn)題 。
甲醇制氫過(guò)程中產(chǎn)生的主要副產(chǎn)物是二氧化碳,相較于其他污染物,二氧化碳的環(huán)境影響相對(duì)較小,且更容易進(jìn)行捕集和利用。若采用可再生能源合成的甲醇作為原料,整個(gè)甲醇制氫過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)近乎物排放,對(duì)環(huán)境的友好性進(jìn)一步提高 。
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(shì),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(dòng)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(jì)和環(huán)境效益上呈現(xiàn)出顯著差異。
在經(jīng)濟(jì)成本方面,天然氣制氫的原料成本受天然氣價(jià)格波動(dòng)影響較大。以某地區(qū)為例,若天然氣價(jià)格為 3.5 元 /m3 ,生產(chǎn) 1 標(biāo)準(zhǔn)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 。
而甲醇制氫以甲醇價(jià)格 2500 元 噸計(jì)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(duì)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(wàn)元 ;而同等規(guī)模的甲醇制氫裝置投資在 500 - 1000 萬(wàn)元左右 ,甲醇制氫設(shè)備投資相對(duì)較少。
但甲醇制氫過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳相對(duì)純凈,更易于捕集和利用,在碳捕集與封存(CCS)技術(shù)應(yīng)用方面具有一定優(yōu)勢(shì)。與電解水制氫相比,甲醇制氫的效益特點(diǎn)也十分明顯。在經(jīng)濟(jì)成本上,電解水制氫的成本主要取決于電價(jià)。
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(duì)成熟,供應(yīng)穩(wěn)定性較好,在現(xiàn)階段更具應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。
甲醇制氫在與天然氣制氫、電解水制氫等方式的效益對(duì)比中,具有自身特的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn),在不同的應(yīng)用場(chǎng)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(shí)現(xiàn)能源的利用和可持續(xù)發(fā)展。
反應(yīng)工藝優(yōu)化方面,光熱協(xié)同制氫和電化學(xué)原位制氫等新技術(shù)為甲醇制氫開(kāi)辟了新路徑。浙江大學(xué)研發(fā)的等離子體共振反應(yīng)器,利用太陽(yáng)光譜中紅外波段(800 - 1200nm)直接驅(qū)動(dòng)甲醇重整,系統(tǒng)能效達(dá) 68%,較傳統(tǒng)熱法提升 40% 。