甲醇制氫主要通過甲醇水蒸氣重整、甲醇部分氧化以及甲醇裂解等化學反應實現,這些反應在特定的條件下進行,各有其特的反應機理和特點。甲醇水蒸氣重整制氫是目前應用較為廣泛的一種方法,其反應方程式為:(CH_{3}OH + H_{2}O rightleftharpoons 3H_{2} + CO_{2}),(Delta H^{0}= + 131kJ/mol) ,這是一個吸熱反應 ,需要外界提供熱量來推動反應的進行。
該反應相對簡單,但由于產物中一氧化碳含量較高,而一氧化碳會對后續的氫氣應用,如燃料電池的使用產生不利影響,因此通常需要對產物進行進一步的處理,如通過一氧化碳變換反應將一氧化碳轉化為二氧化碳和氫氣,以提高氫氣的純度和質量 。
在實際應用中,甲醇裂解制氫常與其他反應過程相結合,形成聯合制氫工藝,以充分發揮其優勢,滿足不同場景下對氫氣的需求。與傳統制氫方式相比,甲醇制氫技術在儲存運輸、環保性、成本等方面展現出顯著優勢。在儲存運輸方面,氫氣是一種極難儲存和運輸的氣體,它具有低密度、高擴散性和易燃易爆等特性。
傳統的高壓氣態儲氫需要將氫氣壓縮至的壓力(通常為 35MPa 或 70MPa),這不僅需要昂貴的壓縮設備和高壓儲存容器,而且存在較大的安全風險 。液氫儲存雖然能量密度高,但需要將氫氣冷卻至 - 253℃的低溫,能耗,儲存和運輸成本高昂,且對儲存設備的絕熱性能要求。
相比之下,甲醇在常溫常壓下為液體,其密度約為 0.79g/cm3 ,便于儲存和運輸。它可以利用現有的液體燃料儲存和運輸基礎設施,如油罐車、管道等,大大降低了儲存和運輸成本。
此外,甲醇制氫過程中不產生氮氧化物、硫化物等有害氣體,減少了對大氣環境的污染,有助于改善空氣質量。從成本角度分析,甲醇制氫具有一定的成本優勢。在原料成本方面,甲醇的生產技術成熟,來源廣泛,價格相對穩定。
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