煤制氫過程中還會產(chǎn)生大量的粉塵,這些粉塵不僅會影響空氣質(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,整個甲醇制氫過程可以實現(xiàn)近乎物排放,對環(huán)境的友好性進(jìn)一步提高 。
從長期環(huán)境影響來看,甲醇制氫技術(shù)的發(fā)展具有積極意義。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,甲醇制氫過程中的碳排放和污染物排放有望進(jìn)一步降低。研發(fā)更的催化劑,提高甲醇的轉(zhuǎn)化率和氫氣的產(chǎn)率,減少原料的消耗,從而降低碳排放 。
加強對甲醇生產(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格波動影響較大。以某地區(qū)為例,若天然氣價格為 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格 2500 元 噸計算,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。
但甲醇制氫過程中產(chǎn)生的二氧化碳相對純凈,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。與電解水制氫相比,甲醇制氫的效益特點也十分明顯。在經(jīng)濟(jì)成本上,電解水制氫的成本主要取決于電價。
前文已計算出甲醇水蒸氣重整制氫到加氫站的槍口約為 27.91 元 /kg 氫氣 ,遠(yuǎn)低于電解水制氫在高電價情況下的成本。在環(huán)境效益方面,電解水制氫過程清潔,不產(chǎn)生二氧化碳等污染物,若使用可再生能源發(fā)電進(jìn)行電解水,可實現(xiàn)近乎零碳排放。
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。