甲醇制氫過(guò)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(duì)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(gè)甲醇制氫過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)近乎物排放，對(duì)環(huán)境的友好性進(jìn)一步提高 。

加強(qiáng)對(duì)甲醇生產(chǎn)過(guò)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(guò)程中的碳排放。對(duì)于甲醇制氫過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳，積極開(kāi)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(jià)值的產(chǎn)品或進(jìn)行封存，減少其對(duì)大氣環(huán)境的影響 。

而甲醇制氫以甲醇價(jià)格 2500 元 噸計(jì)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(duì)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(wàn)元 ；而同等規(guī)模的甲醇制氫裝置投資在 500 - 1000 萬(wàn)元左右 ，甲醇制氫設(shè)備投資相對(duì)較少。

在環(huán)境效益方面，天然氣制氫過(guò)程中，雖然主要產(chǎn)物為氫氣和二氧化碳，但在天然氣開(kāi)采、運(yùn)輸以及制氫反應(yīng)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生一定量的溫室氣體排放。據(jù)相關(guān)研究，天然氣制氫的全生命周期碳排放約為 10 - 15kgCO?/kgH? 。

若電價(jià)為 0.6 元 /kWh ，每生產(chǎn) 1 標(biāo)準(zhǔn)立方米氫氣消耗電量約 5 - 6kWh ，則電費(fèi)成本約為 3 - 3.6 元 ，再加上設(shè)備投資、運(yùn)行維護(hù)等成本，其總成本較高。而甲醇制氫的綜合成本相對(duì)較低。


前文已計(jì)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(jià)情況下的成本。在環(huán)境效益方面，電解水制氫過(guò)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(shí)現(xiàn)近乎零碳排放。


但目前可再生能源發(fā)電受自然條件限制，穩(wěn)定性較差，且電解水制氫設(shè)備成本高，導(dǎo)致其大規(guī)模應(yīng)用受到一定制約。而甲醇制氫雖然存在碳排放，但技術(shù)相對(duì)成熟，供應(yīng)穩(wěn)定性較好，在現(xiàn)階段更具應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。


清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)開(kāi)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(kāi)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。