关注双碳
甲醇制氢凭什么成为能源领域的研究焦点?
来源: | 作者:中氢君 | 发布时间: 2024-06-05 | 152 次浏览 | 分享到:

在全球气候变化对人类未来构成严重威胁的情景下,挑战性的“双碳”目标已成为国际共识,即实现二氧化碳排放达到峰值及碳中和。甲醇作为一种有潜力的氢能源媒介,其在可再生能源转换、储存和运输方面的应用前景成为了能源科学领域的研究焦点。




一.为什么要发展甲醇制氢



甲醇制氢技术的发展受到了全球气候变化和环境保护政策的推动,其重要性源于多方面的战略考量。


01
( 促进可再生能源的储能与利用 )
甲醇制氢技术扮演着至关重要的角色,因为它可以实现将风能、太阳能等可再生能源通过化学转换过程储存为甲醇,这种转换不仅提高了可再生能源的利用率,还有助于减少对环境影响较大的化石燃料的依赖。
02
( 简化氢能的储运和应用 )

甲醇的液态特性意味着在常温常压下就能实现安全高效的储存和运输,大大简化了物流链,降低了氢气作为能源在应用过程中的复杂性和成本。

03
( 助推能源结构转型和低碳发展 )

全甲醇制氢为这一转变提供了一种策略路径,通过这种技术,不仅可以减少煤炭和其他化石燃料的使用,而且还能降低相关的碳排放,推动绿色低碳的甲醇经济发展。

04
( 甲醇的储能潜质与能源系统的稳定发展 )
甲其能够有效地储存那些由于技术或经济原因无法直接上网的可再生能源,转化为可以使用的液体燃料。这一过程不仅保证了能源供应的连续性和稳定性,同时对于整个能源系统的长远发展和优化升级起到了至关重要的作用。


二.甲醇制氢的优点

甲醇制氢的优点表现在数个关键方面,对推动该技术的应用和发展起到了积极作用。


甲醇制氢技术的多项优势对于推动氢能源的应用和发展具有重要意义:


01
( 不可小觑的成本效益 )
甲醇因其成本效益而被视为推进氢能发展的重要原料。由于甲醇在全球的广泛分布和相对低廉的价格,它提供了经济上的优势。甲醇制氢过程能够高效转化甲醇中的氢元素,生成氢气的产率高,生产成本低,这使得甲醇在氢能源领域中占有一席之地。
02
( 较高的技术成熟度 )

技术成熟程度方面,甲醇制氢技术已经比较成熟并得到广泛应用,其中甲醇蒸汽重整(MSR)技术和甲醇直接分解技术等多条技术路径经过长期的研发和优化,提供了良好的技术选择性和适应性,在实际应用中已经建立起稳定可靠的工艺流程。

03
( 易于运输与储存 )

在储存和运输方面,与高压缩或低温液化的氢气相比,作为液体燃料的甲醇在物流和储存上具备显著优势。液态的甲醇易于储存、运输,并且能够较好地兼容现有的燃料供应链设施,这减少了在基础设施建设上的投资和资源消耗。

04
( 提供快速能量补充 )
甲醇燃料电池在提供快速能量补充方面显示出了巨大潜力。它们不仅能够降低对电网冲击的依赖,还能为电动汽车充电提供高效的解决方案,进一步促进汽车产业的绿色转型。甲醇作为能源载体,在支持码头销售和物流运输过程中展现出高效、便捷的特性,为氢能源领域的商业模式创新提供了可行性。



3.甲醇与氢的互相转化
甲醇是一种被广泛认可的有效制氢途径材料,其多样化的技术路径有助于优化氢气的生产,供应和利用。以下是甲醇制氢的主要技术途径:
01
( 甲醇水蒸气重整制氢 )
(Methanol Steam Reforming, MSR)

这是最常见的甲醇制氢技术,涉及将甲醇和水蒸气混合后,在一定的压力和催化剂存在下以及170至300摄氏度的反应温度下进行裂解,产生氢气和二氧化碳。MSR技术的优势在于其较高的氢气产率、操作方便、反应条件温和以及较少的副产物,且技术已相对成熟。

2
( 甲醇裂解制氢 )

(Methanol Cracking)

甲醇通过热解或催化裂解直接产生氢气和一系列其他产物。
03
( 甲醇部分氧化制氢 )

(Partial Oxidation of Methanol, POM)

在这个过程中,甲醇在有限供氧的条件下转化为两种主要产物:氢气和一氧化碳。
04
( 甲醇电解制氢 )

(Electrolysis of Methanol)

通过电解甲醇来产生氢气。由于甲醇可以作为电解液,因此可以在低温下开展此过程。
04
( 超声波分解甲醇水溶液制氢 )
使用超声波技术来分解甲醇水溶液,产生氢气。
“甲醇是目前最好的制氢材料。”澳大利亚国家工程院外籍院士、南方科技大学清洁能源研究院院长刘科多次公开表示。


除此之外,"绿氢制甲醇"也是一个新兴且有潜力的领域,这里的绿氢是指利用风能、太阳能等可再生能源生产的氢气。引入绿氢到甲醇生产中能够显著减少整个生产过程的碳排放,并且通过结合碳捕获存储技术将二氧化碳转化为甲醇,可以进一步推进氢能和绿色甲醇的应用。





甲醇制氢有望在降低碳排放、提升能源安全及推动清洁能源经济发展中扮演更加重要的角色。未来,随着绿色甲醇和甲醇制氢技术的进步及应用,甲醇将成为实现全球“双碳”目标的重要媒介,为氢能时代的到来奠定坚实的基础。