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 。
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(shí)現(xiàn)近乎物排放,對環(huán)境的友好性進(jìn)一步提高 。
雖然甲醇制氫在碳排放方面與可再生能源制氫存在差距,但在污染物排放方面具有明顯優(yōu)勢,且隨著技術(shù)的發(fā)展,其環(huán)境效益有望進(jìn)一步提升,在推動能源清潔化和可持續(xù)發(fā)展中具有重要作用。與天然氣制氫相比,甲醇制氫在經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益上呈現(xiàn)出顯著差異。
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 。
清華大學(xué)團(tuán)隊開發(fā)的 Pt 單原子氮化碳復(fù)合催化劑(Pt - SA@C3N4),在 180℃下即可實(shí)現(xiàn)甲醇轉(zhuǎn)化率 99.8%,其活性位點(diǎn)利用率較傳統(tǒng)催化劑大幅提升 30 倍 。這種單原子催化劑的特之處在于,金屬原子以單原子的形式分散在載體表面,地提高了原子利用率。
仿生催化體系的構(gòu)建,借鑒了自然界中生物酶的催化機(jī)制,為開發(fā)新型催化劑提供了新思路,有望實(shí)現(xiàn)甲醇制氫在溫和條件下的進(jìn)行,減少能源消耗和設(shè)備成本。