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(wú)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(guò)程中幾乎不產(chǎn)生碳排放，僅在設(shè)備制造、運(yùn)輸和維護(hù)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(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 。

煤制氫過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵，這些粉塵不僅會(huì)影響空氣質(zhì)量，還可能對(duì)人體健康造成危害。而甲醇制氫過(guò)程中，由于甲醇相對(duì)純凈，在制氫過(guò)程中幾乎不產(chǎn)生 SO?、氮氧化物和粉塵等污染物。

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 。

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)。


清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的 Pt 單原子氮化碳復(fù)合催化劑（Pt - SA@C3N4），在 180℃下即可實(shí)現(xiàn)甲醇轉(zhuǎn)化率 99.8%，其活性位點(diǎn)利用率較傳統(tǒng)催化劑大幅提升 30 倍 。這種單原子催化劑的特之處在于，金屬原子以單原子的形式分散在載體表面，地提高了原子利用率。


減少了貴金屬的用量，降低了成本 。目前該技術(shù)已進(jìn)入中試階段，預(yù)計(jì)在 2026 年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，有望為甲醇制氫產(chǎn)業(yè)帶來(lái)革命性的變化。中科院上海高研院模仿氫化酶活性中心，設(shè)計(jì)出鐵鎳雙金屬有機(jī)框架（FeNi - MOF）催化劑，在常溫常壓下就能完成甲醇脫氫反應(yīng)，能耗降低至傳統(tǒng)工藝的 1/5 。


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% 。