天津薊縣氫能汽車(chē)燃料工業(yè)天然氣燃料

甲醇部分氧化制氫的反應(yīng)方程式(CH_{3}OHfrac{1}{2}O_{2}rightleftharpoons 2H_{2} + CO_{2})(Delta H^{0}= - 155kJ/mol)，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。在反應(yīng)過(guò)程中，甲醇與適量的氧氣發(fā)生部分氧化反應(yīng)，氧氣的加入量對(duì)反應(yīng)的影響至關(guān)重要。



因此需要選擇合適的催化劑和優(yōu)化反應(yīng)條件來(lái)抑制副反應(yīng)的發(fā)生。甲醇裂解制氫的反應(yīng)方程式為CH_{3}OHrightleftharpoons CO + 2H_{2})，Delta H^{0}= + 90.7kJ/mol)，同樣是吸熱反應(yīng)。在高溫和催化劑的作用下，甲醇分子中的化學(xué)鍵斷裂，分解為一氧化碳和氫氣。

該反應(yīng)相對(duì)簡(jiǎn)單，但由于產(chǎn)物中一氧化碳含量較高，而一氧化碳會(huì)對(duì)后續(xù)的氫氣應(yīng)用，如燃料電池的使用產(chǎn)生不利影響，因此通常需要對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行進(jìn)一步的處理，如通過(guò)一氧化碳變換反應(yīng)將一氧化碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳和氫氣，以提高氫氣的純度和質(zhì)量 。


而甲醇制氫過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳相對(duì)純凈，更易于捕集和利用。如果采用可再生能源合成的甲醇作為原料，如利用太陽(yáng)能、風(fēng)能電解水制氫，再將氫氣與二氧化碳合成甲醇，那么整個(gè)甲醇制氫過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)近乎零碳排放，對(duì)環(huán)境的友好性顯著提高。

目前，我國(guó)甲醇產(chǎn)能世界前列，煤炭、天然氣等化石能源均可作為甲醇的生產(chǎn)原料，使得甲醇的供應(yīng)充足且成本可控。而傳統(tǒng)的水電解制氫，由于其耗電量，電價(jià)在制氫成本中占比高達(dá) 70% - 80%，導(dǎo)致制氫成本居高不下 。


此外，甲醇制氫過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定量的二氧化碳排放，雖然相較于傳統(tǒng)的化石燃料制氫方法，其二氧化碳排放量相對(duì)較低，但在全球?qū)μ寂欧乓笕找鎳?yán)格的背景下，如何進(jìn)一步降低甲醇制氫過(guò)程中的碳排放，實(shí)現(xiàn)低碳甚至零碳制氫，也是該技術(shù)面臨的重要挑戰(zhàn)之一 。

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