污染物排放上,甲醇制氫過程相對清潔。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,還可能對人體健康造成危害。而甲醇制氫過程中,由于甲醇相對純凈,在制氫過程中幾乎不產(chǎn)生 SO?、氮氧化物和粉塵等污染物。
甲醇制氫過程中產(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)甲醇制氫過程可以實(shí)現(xiàn)近乎物排放,對環(huán)境的友好性進(jìn)一步提高 。
加強(qiáng)對甲醇生產(chǎn)過程的節(jié)能減排技術(shù)研究,優(yōu)化生產(chǎn)工藝,降低甲醇生產(chǎn)過程中的碳排放。對于甲醇制氫過程中產(chǎn)生的二氧化碳,積極開展碳捕集、利用與封存(CCUS)技術(shù)的研究和應(yīng)用,將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的產(chǎn)品或進(jìn)行封存,減少其對大氣環(huán)境的影響 。
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 萬元 ;而同等規(guī)模的甲醇制氫裝置投資在 500 - 1000 萬元左右 ,甲醇制氫設(shè)備投資相對較少。
在環(huán)境效益方面,天然氣制氫過程中,雖然主要產(chǎn)物為氫氣和二氧化碳,但在天然氣開采、運(yùn)輸以及制氫反應(yīng)過程中,會(huì)產(chǎn)生一定量的溫室氣體排放。據(jù)相關(guān)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(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 。
未來甲醇制氫在催化劑研發(fā)和反應(yīng)工藝優(yōu)化等方面有著明確的技術(shù)創(chuàng)新方向,這些創(chuàng)新將推動(dòng)甲醇制氫技術(shù)邁向新的高度。在催化劑研發(fā)領(lǐng)域,單原子催化劑和仿生催化體系展現(xiàn)出的潛力。