污染物排放上,甲醇制氫過程相對(duì)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(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)境問題 。
煤制氫過程中還會(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。而甲醇制氫過程中,由于甲醇相對(duì)純凈,在制氫過程中幾乎不產(chǎn)生 SO?、氮氧化物和粉塵等污染物。
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 。
仿生催化體系的構(gòu)建,借鑒了自然界中生物酶的催化機(jī)制,為開發(fā)新型催化劑提供了新思路,有望實(shí)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。
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% 。