甲醇制氫技術(shù)還展現(xiàn)出諸多技術(shù)特點,如高轉(zhuǎn)化率、低消耗、操作簡便、產(chǎn)能靈活以及環(huán)保節(jié)能等。正因如此,該技術(shù)在化工、能源、交通等多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,如加氫站中的現(xiàn)場制氫、燃料電池汽車的車載制氫系統(tǒng)等,都體現(xiàn)了其、環(huán)保和節(jié)能的顯著優(yōu)勢。
設(shè)備以及各類燃燒器具等,無需進行大規(guī)模的重建或更換,僅需對部分設(shè)備實施適當(dāng)改造,便能順利實現(xiàn)天然氣摻氫的輸送與使用。這一舉措避免了為單輸送氫氣而新建龐大基礎(chǔ)設(shè)施所需投入的巨額資金與漫長的建設(shè)周期,程度地降低了氫能應(yīng)用的前期成本。
甲醇制氫的原理
甲醇制氫的原理在于甲醇與水蒸氣在特定催化劑的促進下,發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成氫氣和二氧化碳。此過程涉及多個組分和反應(yīng),構(gòu)成一個復(fù)雜的氣固催化反應(yīng)系統(tǒng),其中主要包含甲醇的裂解反應(yīng)以及一氧化碳的變換反應(yīng)。具體的反應(yīng)方程式如下:
甲醇裂解反應(yīng):CH?OH → CO + 2H?
一氧化碳變換反應(yīng):CO + H?O → CO? + H?
綜合上述兩個反應(yīng),總反應(yīng)方程為:CH?OH + H?O → CO? + 3H?
值得注意的是,這是一個吸熱反應(yīng),需要在特定的溫度和壓力條件下進行。
甲醇制氫的節(jié)能性分析
反應(yīng)原理與節(jié)能基礎(chǔ):甲醇制氫主要通過甲醇水蒸氣重整反應(yīng)實現(xiàn),化學(xué)反應(yīng)方程式為(CH3OH + H2O )=CO2 + 3H2)。該反應(yīng)在相對較低的溫度(200 - 300℃)和壓力(1 - 2公斤)條件下即可進行,相較于其他制氫方式,如水電解制氫需要消耗大量電能用于分解水,以及煤氣化制氫需在高溫高壓且復(fù)雜的工藝條件下進行,甲醇制氫的反應(yīng)條件更為溫和,大大降低了制氫過程中的能量消耗。
甲醇裂解制氫裝置是一種用于將甲醇轉(zhuǎn)化為氫氣的設(shè)備。該裝置的核心原理是利用甲醇和脫鹽水作為原料,在一定的溫度和壓力下,通過催化劑的作用,使甲醇發(fā)生裂解反應(yīng)生成主要含氫氣和二氧化碳的轉(zhuǎn)化氣。隨后,通過變壓吸附等技術(shù)對轉(zhuǎn)化氣進行提純,從而得到高純度的氫氣產(chǎn)品。
能源利用與成本方面
提高能源利用效率:氫氣的燃燒熱值高,與天然氣混合后可提高燃料的總體熱值,在相同能量需求下,能夠減少天然氣的消耗量,提高能源的綜合利用效率,降低總體能源成本。
利用現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施:在氫氣產(chǎn)量有限、基礎(chǔ)設(shè)施不完善的情況下,利用現(xiàn)有的天然氣管網(wǎng)進行氫氣摻入輸送,可降低氫能單儲運的成本,實現(xiàn)大規(guī)模、低成本的遠(yuǎn)距離氫能運輸,充分發(fā)揮天然氣的儲運設(shè)施優(yōu)勢。
能耗對比優(yōu)勢:從能耗數(shù)據(jù)來看,生產(chǎn) 1 立方米氫氣,水電解制氫的電耗通常在 4 - 6 度,而甲醇制氫綜合能耗(包括原料甲醇消耗折算的能量以及反應(yīng)過程中的其他能耗)相對較低。以的甲醇制氫工藝為例,生產(chǎn) 1 立方米氫氣消耗甲醇約 0.5 - 0.6 千克,折算成能量遠(yuǎn)低于水電解制氫的電耗。這使得甲醇制氫在大規(guī)模制氫場景下,能夠顯著降低能源成本,體現(xiàn)出良好的節(jié)能效果。