本文采用了多种研究方法,以全面、深入地探究甲醇制氢技术及其现场运用。在案例分析法方面,通过对多个典型甲醇制氢现场应用案例进行详细剖析,包括化工企业、能源站等不同场景下的甲醇制氢项目,深入了解甲醇制氢技术在实际运行中的工艺流程、设备运行状况、制氢成本以及遇到的问题与解决方案。
对比研究法也是本文的重要研究方法之一。将甲醇制氢技术与其他常见制氢技术,如水电解制氢、天然气重整制氢等进行多方面对比。在成本对比中,综合考虑原料成本、设备投资、运行维护成本等因素,分析不同制氢技术在不同规模下的成本差异;在技术性能对比中,比较各种制氢技术的氢气纯度、制氢效率、反应条件等关键指标。
在光伏发电过剩时,利用电能电解水制氢,再将氢气转化为甲醇储存;在能源需求高峰或光伏发电不足时,通过甲醇制氢满足能源需求,实现能源的时空转移和互补利用。内容上,本文创新性地对甲醇制氢现场运用中的安全管理与风险防控进行了深入研究。
甲醇制氢主要通过甲醇水蒸气重整、甲醇部分氧化以及甲醇裂解等化学反应实现,这些反应在特定的条件下进行,各有其特的反应机理和特点。甲醇水蒸气重整制氢是目前应用较为广泛的一种方法,其反应方程式为:(CH_{3}OH + H_{2}O rightleftharpoons 3H_{2} + CO_{2}),(Delta H^{0}= + 131kJ/mol) ,这是一个吸热反应 ,需要外界提供热量来推动反应的进行。
甲醇部分氧化制氢的反应方程式(CH_{3}OHfrac{1}{2}O_{2}rightleftharpoons 2H_{2} + CO_{2})(Delta H^{0}= - 155kJ/mol),该反应为放热反应。在反应过程中,甲醇与适量的氧气发生部分氧化反应,氧气的加入量对反应的影响至关重要。
而甲醇制氢过程中产生的二氧化碳相对纯净,更易于捕集和利用。如果采用可再生能源合成的甲醇作为原料,如利用太阳能、风能电解水制氢,再将氢气与二氧化碳合成甲醇,那么整个甲醇制氢过程可以实现近乎零碳排放,对环境的友好性显著提高。