隨著全球?qū)夂蜃兓年P(guān)注不斷升溫，國家碳中和碳達(dá)峰政策日益實(shí)施。在能源轉(zhuǎn)型過程中，氫氣作為一種清潔能源，制取、儲存和運(yùn)輸?shù)募夹g(shù)困境日漸顯現(xiàn)。電解水制氫和甲醇重整制氫作為兩種常見的制氫方法，受到業(yè)內(nèi)外廣泛關(guān)注。本文將對這兩種制氫方法進(jìn)行對比，探討它們的優(yōu)缺點(diǎn)和適用場景，以期為能源轉(zhuǎn)型提供參考。
電解水制氫
電解水制氫是利用電能將水（H2O）分解成氫氣（H2）和氧氣（O2）的過程。該方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1.清潔環(huán)保：電解水制氫過程中不涉及任何燃燒反應(yīng)，不產(chǎn)生有害氣體排放。
2.高純度氫氣：電解水制氫可以獲得高純度的氫氣，純度高，稍作提純即可直接用于燃料電池等應(yīng)用。
3.可再生能源利用：電解水制氫可以與可再生能源（如太陽能和風(fēng)能）相結(jié)合，通過將可再生能源轉(zhuǎn)化為氫氣進(jìn)行儲存和利用，實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)利用。
然而，電解水制氫也存在一些挑戰(zhàn)：
1.高耗能：電解水制氫需要消耗大量的電能，高電能的需求使此類制氫方式在使用化石燃料發(fā)電的地區(qū)不具備經(jīng)濟(jì)性，同時也存在高排放的問題。
2.儲運(yùn)氫問題：氫氣的儲存和運(yùn)輸相對困難，其中涉及高壓儲氫或液化儲氫等技術(shù)，增加了系統(tǒng)復(fù)雜性和成本。
3.高成本：當(dāng)前電解水制氫技術(shù)的成本相對較高，主要源于電解設(shè)備和度電成本。
甲醇重整制氫
甲醇重整制氫是將甲醇（CH3OH）經(jīng)過催化劑的作用，以高溫下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣的過程。該方法具有以下特點(diǎn)：
1. 儲運(yùn)便捷：相比于氣體狀態(tài)的氫氣，液態(tài)的甲醇更易于儲存和運(yùn)輸，減少了儲運(yùn)氫氣帶來的成本以及安全問題。
2.利舊加油網(wǎng)絡(luò)設(shè)施：儲運(yùn)以及加注甲醇可以利用現(xiàn)有的液體燃料基礎(chǔ)設(shè)施，無需新建加氫站，可以有效降低能源轉(zhuǎn)型所需的基礎(chǔ)設(shè)施投入。
3.原料來源廣、價格低廉：甲醇作為一種擁有多元化制取方式的燃料，可通過生物質(zhì)合成或化石能源等方式獲取，來源廣泛，屬于國內(nèi)存量最多的燃料之一。
然而，甲醇重整制氫也面臨以下挑戰(zhàn)：
a) 碳排放問題：甲醇的生產(chǎn)過程若涉及化石燃料的使用，則具有一定的碳排放量，但可通過應(yīng)用可再生資源制得的綠醇實(shí)現(xiàn)碳排放閉環(huán)。
b) 氫氣純度較低：甲醇重整制氫所產(chǎn)生的氫氣中可能含有一定的雜質(zhì)，需要經(jīng)過后續(xù)處理才能得到高純度的氫氣。但可通過搭載鈀膜提純裝置實(shí)現(xiàn)高純氫氣在線輸出。
目前已有液態(tài)陽光甲醇生產(chǎn)技術(shù)來應(yīng)對甲醇應(yīng)用的碳排困境。液態(tài)陽光是指將太陽能/風(fēng)能制氫所獲得的氫氣，與捕集的二氧化碳結(jié)合生成甲醇。應(yīng)用此途徑生成的甲醇能夠以液態(tài)的形式儲存氫氣，方便運(yùn)輸，安全高效，也能夠?qū)崿F(xiàn)碳排放閉環(huán)，從而達(dá)到碳中和的目標(biāo)。
針對甲醇重整制氫的過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)，市面上已有一些常見的提純技術(shù)將氫氣提純：
壓力摩爾吸附（Pressure Swing Adsorption，簡稱PSA）：PSA是一種基于吸附劑將雜質(zhì)氣體分離的方法。在PSA過程中，氫氣通過吸附劑床層時，吸附劑選擇性地吸附其他氣體成分，如甲烷、一氧化碳等，從而實(shí)現(xiàn)氫氣的提純。
膜分離（Membrane Separation）：膜分離是利用特定的半透性膜將氣體按照分子大小或溶解度分離的過程。在氫氣的提純過程中，選擇適當(dāng)?shù)哪げ牧虾筒僮鳁l件，可以將雜質(zhì)氣體從氫氣中分離出來。
常溫吸附（Temperature Swing Adsorption，簡稱TSA）：TSA利用吸附劑對不同成分氣體在常溫下的吸附選擇性來實(shí)現(xiàn)分離。通過調(diào)節(jié)不同氣體在吸附劑上的吸附速率和親和力，可以將雜質(zhì)氣體從氫氣中分離出來。
通常甲醇制氫是以大化工的形式制取氫氣，通過化工重整催化制氫后進(jìn)入PSA變壓吸附系統(tǒng)進(jìn)行提純，具有一定的區(qū)域局限性，制取的氫氣同樣需要通過高壓或液化的形式進(jìn)行儲存及運(yùn)輸，儲運(yùn)端的成本問題仍無法解決。
廣東能創(chuàng)科技自主研發(fā)的甲醇在線制氫系統(tǒng)可以有效地解決大化工甲醇制氫中氫氣的儲運(yùn)問題。甲醇在線制氫系統(tǒng)是將甲醇重整模塊和鈀膜提純模塊整合，以小設(shè)備替代大化工，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，可以在需要移動或可用占地面積小的項目中實(shí)現(xiàn)甲醇在線制氫，即產(chǎn)即用。其中，公司研發(fā)的鈀膜提純技術(shù)可以在小體積的情況下，有效地將含有雜質(zhì)的氫氣提純至燃料電池用氫標(biāo)準(zhǔn)純度。以目前甲醇期貨價2200-2500元計算，每公斤制氫成本僅在16-18元。同時，甲醇也是氫氣的液態(tài)最優(yōu)載體，通過甲醇在線制氫的方式，能夠大幅降低氫氣在儲運(yùn)端的成本，從而降低終端用戶的用氫成本。
綜上所述，電解水制氫和甲醇重整制氫都是有潛力的制氫方法。電解水制氫具有清潔環(huán)保、高純度氫氣和可再生能源利用等優(yōu)點(diǎn)，適用于可再生能源豐富且電力供應(yīng)穩(wěn)定的地區(qū)。甲醇重整制氫具有儲運(yùn)便捷、基礎(chǔ)設(shè)施利用和適用范圍廣等優(yōu)勢，適合在現(xiàn)有液體燃料基礎(chǔ)設(shè)施較為發(fā)達(dá)的地區(qū)推廣應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用中，需根據(jù)地區(qū)可再生能源資源、能源需求和碳減排目標(biāo)等因素及應(yīng)用場景進(jìn)行綜合考量，選取最合適的制氫方法，以推動能源的轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)。