甲醇制氢展望

甲醇催化制氢技术展望

甲醇是优质、洁净的可再生能源，我国拥有丰富的盛产甲醇的资源，随着现代化进程的加快和石油能源的紧缺，我国已开始重视和发展基础设施的建设来利用可再生资源，为大力推广甲醇的应用提供了条件。常州市蓝博净化科技有限公司的自主研发甲醇制氢装置能将甲醇高效转化为氢能，氢能具有热值高、反应速度快、易于储存、零排放等优点，在交通运输领域潜力巨大。当前，各国大力推进氢能产业发展，产业链逐渐完善；各大企业也纷纷布局。随着排放要求的提升、储氢技术的进步、燃料电池技术的成熟，氢能商业化利用的设想或将逐渐成为现实。

作为重要生产原料，氢气2019年全球消费量约8550万吨，其中炼化领域的消费占90%以上，未来仍将进一步增长。中国是最大的氢气生产国和消费国，2019年产量和消费量约1920万吨，其中93%以上用于合成氨、合成甲醇和炼油。随着炼厂加氢装置的增加，氢气的需求量逐年增大。作为高效的能源载体，氢气的应用逐渐由传统航天领域向汽车领域拓展。国家能源集团预计2050年后电能及氢能将成为车用能源的主要形式。美国、日本及欧洲等发达国家和地区不断加大研发投入和政策支持力度，目标指向2040年实现氢能社会。氢能利用在交通领域持续升温，正迈向商业化进程。

一、常见的氢气储存技术

A．高压储氢：氢质量含量1～5．8wt％，压力为35／45／70／90MPa，目前已经商业化。对于氢能汽车中的高压储罐，一般有35Mpa

和70Mpa两种，采用碳纤维复合材料组成铝内胆外面缠绕碳纤维材料。日本通过将减少碳纤维强化树脂的用量，使重量效率比原来提高了20％，储氢重量密度达到了5．7wt％。

B．液化储氢：氢质量含量＞5wt％，将纯氢冷却至－253℃储存，超低温消耗能量大，成本高，优势在于储氢密度高，多用于航天、军工领域。

C．固态吸附储氢：氢质量含量5．3～9wt％，使用以碳材料为主进行物理储氢，环境为77k、4MPa，纳米碳材料储氢性能好，还处于实验阶段。

D．液态有机化合物储氢：氢质量含量6～8wt％，常温常压，储氢容量大，目前还处于实验阶段。

E．金属氢化物储氢：氢质量含量1．4～3．6wt％，常温常压，安全性好，但是储氢合金存在易粉化、能量衰减和变质，目前还处于实验阶段。

F．自然储氢：包括水储氢、甲醇储氢等。其中，水储氢的氢质量含量为11．1wt％，常温常压，能量比度高，成本高，以电解水制氢为主。甲醇储氢的氢质量含量为12．5wt％，常温常压，能量密度高，低成本，大规模甲醇制氢技术早已实现商业化，常州市蓝博净化科技有限公司的微型化甲醇制氢技术已实现突破，商业化价值极高。以上的六种氢储能方法中，甲醇的储氢质量分数是最高的了。并且，甲醇利用热重整、质量占比12．5％的氢会成为氢单质。而甲醇的能量密度是20MJ／KG，经过热重整后得到的氢能量。

二、制氢的方法和路线选择

制氢的方法有很多，水电解制氢、轻烃水蒸汽转化制氢、煤汽化制氢、甲醇裂解制氢、氨分解制氢等等。选择何种工艺路线，通常需要根据当地的资源条件、建设的规模、投资的大小等等因素来综合考虑。

一般来说，烃类蒸汽转化制氢方法投资较大，适合于大、中型规模的制氢场合，制出的氢气成本根据原料的来源不同一般在0.8～2元/m3n之间。因炼油、石化行业在其自身生产过程中有干气、石脑油等烃类资源，因此基本采用该方法。天然气以甲烷为主，属于烃类蒸汽转化制氢中条件最好的原料。

煤汽化制氢技术流程长，投资、占地大，适合于大、中型规模的制氢场合。由于我国的能源结构使得煤价较低，制出的氢气成本一般在0.6～1.3元/m3n之间，煤汽化制氢技术主要应用于化工行业生产合成氨、甲醇等。

甲醇裂解制氢方法投资较小，制出的氢气成本大约在1.7元/m3n 左右，医药、精细化工行业由于用氢规模中小型企业，因为近年来甲醇资源广泛，不受条件限制，甲醇价格便宜。因此国内很多多中小规模的制氢装置较多采用常州市蓝博净化科技有限公司的自主研发甲醇制氢技术生产氢气。

水电解制氢方法投资小，但生产出的氢气成本高，大约在3～5元/m3n，主要应用于没有其它资源、用氢规模小的电子、合金、军工等行业。

三、工业制氢设备的方案

1、工业制氢方案很多，主要有以下几类：

（1）化石燃料制氢：天然气制氢、煤炭制氢等。

（2）富氢气体制氢：合成氨生产尾气制氢、炼油厂回收富氢气体制氢、氯碱厂回收副产氢制氢、焦炉煤气中氢的回收利用等。

（3）甲醇制氢：甲醇分解制氢、甲醇水蒸汽重整制氢、甲醇部分氧化制氢、甲醇转化制氢。

（4）水解制氢：电解水、碱性电解、聚合电解质薄膜电解、高温电解、光电解、生物光解、热化学水解。

（5）生物质制氢。

（6）生物制氢。

2.工业制氢方案对比选择

（1）煤炭制氢制取过程比天然气制氢复杂，得到的氢气成本也高。（2）由于生物制氢、生物质制氢和富氢气体制氢等方法制取的氢气杂质含量高、纯度较低，不能达到GT等技术提供商的氢气纯度要求。（3）国内多晶硅少数都采用的是水电解制氢，只有中能用的是天然气制氢，而国内外应用的更多是甲醇制氢。

四、甲醇制氢的优势

1、甲醇水蒸汽重整制氢技术由于其投资小、生产成本较低、技术先进、产品氢气易分离、原料甲醇便于运输等优点已经得到了很大的发展和广泛应用。常州市蓝博净化科技有限公司专用Cu系催化剂具有活性较高，氢气选择性好等特点，因此该工艺具有较好的技术优

势和应用前景。甲醇分解制氢技术由于其可以得到氢气和一氧化碳两种产品气，并且其所用催化剂可以直接采用甲醇水蒸汽重整制氢Cu 系催化剂，因此易得到较好的应用。目前，在化工、冶金等行业甲醇分解制氢技术表现出很好的应用前景。

2、常州市蓝博净化科技有限公司专利技术甲醇部分氧化和部分氧化重整制氢技术由于反应本身放出热量，可以满足工艺自身所需的热量，其越来越得到广大客户的广泛关注。该工艺技术可以应用于氢气燃料电池以及便携式甲醇小型化制氢装置。例如其在氢燃料电池汽车以及小型化制氢装置的应用中，其相对于甲醇水蒸汽重整制氢技术具有以下优点：

(1)在点燃后即可快速加热至所需的操作温度，整个反应器系统的启动容易且迅速；

(2)直接使用液体燃料，可省去汽化装置；

(3)在负载变化时的动态反应性良好。当车辆在加速中，即电池组需要较多的氢流量以提高电力输出时，只要在重整器的设计容量范围内，此种系统可经变化燃料流量而快速的改变氢产量。

常州市蓝博净化科技有限公司在氢燃料电池和小型化制氢装置的应用中，甲醇部分氧化制氢技术表现出较明显的优势。目前其相关的研究已经在全过范围内积极的进行生产应用和科学实践中。