小科普|甲醇重整制氢

在当前氢能发展的大背景下，氢的制取储运面临着一项“千古难题”——成本居高不下。近期，甲醇重整制氢技术再次被提及，围绕着降本问题展开的讨论一触即发。

专家提出，甲醇重整制氢更有利于氢能各环节降本。

中科院大连化物所太阳能研究部主任、院士李灿多次表示：利用“液态阳光”技术可将太阳能等可再生能源储存在甲醇中，提供了一条发电（特）高压输电之外的可再生能源储存和输运的新模式，是可再生能源转化为各种化学能的枢纽，作为完成碳中和目标的重要路径。

澳大利亚国家工程院外籍院士、南方科技大学创新创业学院院长、清洁能源研究院院长刘科提出：甲醇在线制氢比汽油制氢都要简单很多，实际上甲醇和水重整，产生的氢气直接通过电堆发电，就可以驱动汽车。

究竟何为甲醇重整制氢？

甲醇重整制氢工艺原理

甲醇与水蒸气重整制氢

甲醇与水蒸气在一定的温度、压力条件下通过催化剂，在催化剂的作用下，发生甲醇裂解反应和一氧化碳的变换反应，生成氢和二氧化碳，这是一个多组份、多反应的气固催化反应系统。

反应方程如下：

CH3OH → CO+2H2
H2O+CO → CO2+H2
CH3OH+H2O → CO2+3H2

重整反应生成的H2和CO2，再经过变压吸附法（PSA）将H2和CO2分离，得到纯度≥99.999%氢气。供热系统由导热油完成。导热油的温度由蒸汽量决定。

变压吸附技术是以特定的吸附剂（多孔固体物质）内部微孔对气体分子的物理吸附为基础。利用吸附剂在相同压力下易吸附大分子组份，不易吸附小分子组成和高压下吸附量增加，减压下吸附量减少的特性，将原料气在压力下通过吸附床层。相对于氢的杂质组分大分子被选择性吸附，小分子的氢气不易吸附而通过吸附床层，达到氢和杂质组分的分离。然后在减压下解析被吸附的杂质组分，使吸附剂获得再生。从而达到H2和CO2的分离，得到产品氢气。

甲醇裂解制氢

甲醇裂解制氢即利用甲醇的直接分解反应制备氢气，甲醇裂解制氢反应式：

CH3OH → CO+2H2
H2O+CO → CO2+H2

该反应所产生的H2和CO是比甲醇和汽油燃料更为洁净有效的燃料，可以直接用于内燃机，其燃烧效率比液体甲醇和汽油高。同时由于其燃烧较为充分，可以有效地降低CO和烃类等污染物的排放。

甲醇部分氧化制氢

甲醇部分氧化制氢是一个强放热反应过程，反应式为：

CH3OH+1/2O2 → CO2+2H2

甲醇部分氧化法制氢的优点在于利用氧气氧化甲醇的放热反应，反应速度快，能量效率高。但反应气中氢的含量不高，且由于通入空气氧化时，其中氮气的含量降低了混合气中氢气的含量，使其低于４０％，不利于燃料电池正常的连续工作，降低了燃料电池的效率。出口尾气的温度也比较高，如果不进行废热回收，则部分氧化重整的热力学效率较低，造成能源的浪费。