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然而,与可再生能源制氢方式,如风电电解水制氢、光伏发电电解水制氢相比,甲醇制氢(无论是以煤炭还是天然气为原料)的碳排放仍处于较高水平。风电电解水制氢和光伏发电电解水制氢在制氢过程中几乎不产生碳排放,仅在设备制造、运输和维护等环节存在少量隐含碳排放 。
而甲醇制氢以甲醇价格 2500 元 吨计算,生产 1 标准立方米氢气消耗原料甲醇约 0.65kg ,原料成本约为 1.625 元 ,甲醇制氢在原料成本上相对较低。在设备投资方面,天然气制氢装置通常规模较大,设备复杂,投资成本较高,一套日产 1000 公斤氢气的天然气制氢装置投资约为 800 - 1500 万元 ;而同等规模的甲醇制氢装置投资在 500 - 1000 万元左右 ,甲醇制氢设备投资相对较少。
而甲醇制氢若采用天然气为原料生产甲醇再制氢,其碳排放主要集中在甲醇生产阶段,全生命周期碳排放约为 15 - 20kgCO₂/kgH₂ ,略天然气制氢;若采用煤炭为原料生产甲醇再制氢,碳排放则更高 。
未来甲醇制氢在催化剂研发和反应工艺优化等方面有着明确的技术创新方向,这些创新将推动甲醇制氢技术迈向新的高度。在催化剂研发领域,单原子催化剂和仿生催化体系展现出的潜力。
清华大学团队开发的 Pt 单原子氮化碳复合催化剂(Pt - SA@C3N4),在 180℃下即可实现甲醇转化率 99.8%,其活性位点利用率较传统催化剂大幅提升 30 倍 。这种单原子催化剂的特之处在于,金属原子以单原子的形式分散在载体表面,地提高了原子利用率。
减少了贵金属的用量,降低了成本 。目前该技术已进入中试阶段,预计在 2026 年实现商业化,有望为甲醇制氢产业带来革命性的变化。中科院上海高研院模仿氢化酶活性中心,设计出铁镍双金属有机框架(FeNi - MOF)催化剂,在常温常压下就能完成甲醇脱氢反应,能耗降低至传统工艺的 1/5 。
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