甲醇制氫在以下多個(gè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景:能源領(lǐng)域燃料電池:可用于為燃料電池提供氫氣,如直接甲醇燃料電池(DMFC)、低溫甲醇重整制氫燃料電池(RMFC)、高溫甲醇燃料電池(HTMFC)等。這些燃料電池可應(yīng)用于分布式發(fā)電、備用電源、便攜式電子設(shè)備等,能提供、清潔的電力。
甲醇制氫與其他制氫方法相比,有其特的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì),以下是具體分析:優(yōu)勢(shì)原料來(lái)源廣泛:甲醇可以通過(guò)煤炭、天然氣、生物質(zhì)等多種原料制取。在煤炭資源豐富的地區(qū),可通過(guò)煤氣化合成甲醇;在天然氣產(chǎn)地,可利用天然氣轉(zhuǎn)化為甲醇。相比之下,水電解制氫依賴于豐富的水電資源,光解水制氫受限于光照條件,而甲醇的原料來(lái)源受地域和自然條件的限制相對(duì)較小。
成本相對(duì)較低:從投資成本看,甲醇制氫裝置規(guī)??筛鶕?jù)需求靈活調(diào)整,小型分布式裝置投資相對(duì)較低。從運(yùn)行成本考慮,若甲醇價(jià)格較低,以其為原料制氫成本也相對(duì)有競(jìng)爭(zhēng)力。例如在甲醇價(jià)格 2000 元 / 噸時(shí),生產(chǎn) 1 噸氫氣原料成本相對(duì)較低。而采用液氨裂解制氫,液氨價(jià)格波動(dòng)較大且運(yùn)輸成本較高;采用高壓氣態(tài)氫運(yùn)輸,運(yùn)輸成本也較高。
劣勢(shì)存在碳排放問(wèn)題:如果甲醇來(lái)自煤炭或天然氣等化石能源,在甲醇生產(chǎn)和制氫過(guò)程中會(huì)有二氧化碳等溫室氣體排放,從全生命周期來(lái)看,其碳排放強(qiáng)度水電解制氫等可再生能源制氫方式,不符合嚴(yán)格的低碳或零碳要求。
甲醇制氫在能源領(lǐng)域的應(yīng)用存在多方面的限制因素,主要體現(xiàn)在技術(shù)、成本、環(huán)境、安全等層面,具體如下:技術(shù)層面催化劑性能有待提升:甲醇制氫常用的銅基催化劑雖活性較高,但穩(wěn)定性和抗毒性有限,易受硫、氯等雜質(zhì)影響而失活,且在高溫、高壓等苛刻條件下,催化劑的壽命會(huì)縮短,這就需要頻繁更換催化劑,增加了維護(hù)成本和操作難度。
各環(huán)節(jié)之間的協(xié)同運(yùn)行和優(yōu)化控制要求高,任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題都可能影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和制氫效率。成本層面原料價(jià)格波動(dòng):甲醇價(jià)格受煤炭、天然氣等上游原料價(jià)格以及市場(chǎng)供需關(guān)系影響大。當(dāng)原料價(jià)格上漲或供應(yīng)緊張時(shí),甲醇制氫成本會(huì)顯著增加,削弱其在能源市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。