制氢端：甲醇制氢现状如何？未来又会如何发展？
3月20日，中原石化烯烃一部甲醇裂解制氢气装置投料开车成功，生产出合格氢气，设计量为每小时250标准立方米。该装置对公司各装置生产协调意义重大，降低了各装置之间的依赖性，公司可以根据经济效益更从容地调控生产，实现较好的生产运行状态。
昨日，国家发改委发布《氢能产业发展中长期规划（2021-2035 年）》（以下简称“规划”），这意味着氢能顶层设计正式落地。在这份文件中，“严格限制化石能源制氢、鼓励发展可再生能源制氢”，制氢，被再次提及。
目前业内研究提出的制氢方式很多，包括采用化石资源（煤、石油、天然气）和可再生资源（水、生物质、太阳能等）生产氢气，但在工业上能够实现规模化、具有经济性、占据主导地位的制氢原料仍是煤和天然气等化石原料，如何利用我国现有的化石资源禀赋条件，研究开发工业上切实可行的制氢工艺技术，为氢燃料电池汽车发展提供充足动力燃料来源，具有十分重要的现实意义。
灰氢在源头上不符合零碳初衷，但也是当下最具成本性价比的制氢来源方式，一直以来，甲醇制氢作为化石能源制氢路线之一，依托本身运输简便、即产即用等优势备受关注。
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甲醇制氢路线
工业上通常使用CO和氢气经过羰基化反应生产甲醇，甲醇制氢技术则是合成甲醇的逆过程，可用于现场制氢，解决目前高压和液态储氢技术存在的储氢密度低、压缩功耗高、输运成本高、安全性差等弊端。按工艺技术区分，甲醇制氢技术包括甲醇裂解制氢、甲醇蒸汽重整制氢和甲醇部分氧化制氢三种。
甲醇裂解制氢
甲醇裂解是在300℃左右、催化剂存在下甲醇气相催化裂解，通常用于合成气制备，或通过进一步分离获得高纯CO和氢气，氢气纯度可达99.999%。该技术成熟，适用于科研实验小规模制氢场合使用。
甲醇水蒸气重整制氢
指甲醇-甲醇加注-甲醇直接重整制氢燃料电池，甲醇与氢相比，主要还是储存及使用方便，对于汽车来说，还是原来的内燃机。
甲醇部分氧化制氢
通过甲醇的部分氧化（1分子甲醇和0.5分子的氧气反应生成2分子的氢气和1分子的CO2） 实现系统自供热，大幅提高能源利用效率，以期进一步降低制氢成本。该技术目前仍在研究开发阶段。
此外，甲醇也可以是理想的氢能载体，一方面，甲醇常温下为液体，便于储存运输，同体积下能承载更多能量，且能与现有的加油站系统耦合使用，无需建设昂贵的加氢站。
另一方面，国内不仅在煤化工端制取甲醇技术成熟，且也是全球产甲醇大国，未来依托光伏、风电等可再生能源，通过电解水制氢，氢再和二氧化碳反应制成甲醇，也能从源头端实现零碳及解决氢储运等问题。
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甲醇制氢市场
根据资料，2020年，甲醇制氢占甲醇总消费的5%左右，甲醇制氢的快速发展得益于部分炼化装置的加氢需求增加以及清洁能源政策的推广。2021年以来，由于能源价格普遍高位，甲醇作为燃料的经济性凸显，甲醇燃料消费量级大幅增长，目前该消费板块占比在4.6%左右，后续仍有较大提升空间。
甲醇制氢部分相关生产企业如下所示。
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绿色甲醇经济：液态阳光+绿氢
《氢能产业发展中长期规划（2021-2035 年）》中提到，制氢端要“严格限制化石能源制氢”，在氢能顶层设计的规划下，绿色甲醇经济也会是大势所趋。发展绿色甲醇经济有助于建立燃料多元化的消费体系，为实现“双碳“发展目标做出贡献，为替代石油能源提供燃料保障。
在2030年中国“碳达峰”之后，为满足2060年“碳中和”的要求，预计每年需要减排约3亿吨二氧化碳。因此，除了装置节能改造、光伏风电、CCUS等手段之外，在能源领域用低碳能源和无碳的氢气代替传统的化石能源成为推动双碳战略的选项之一，氢能源是涉及化工、物流、燃料电池、机械装备和汽车的新兴产业。
在今年两会，出现一个热词——“液态阳光”，“液态阳光”即“清洁甲醇”和“绿色甲醇”，是指生产过程中碳排放极低或为零时所制得的甲醇。利用太阳能将水和二氧化碳变成燃料，然后变成可以储存、运输的液体燃料供应市场使用。燃烧后放出的水和二氧化碳又可以循环利用，如此这样一直使用太阳能，将二氧化碳和水视为能量载体。
这套“组合拳”的本质，其实就是利用太阳光等可再生能源，将水和二氧化碳转化为液体燃料。这样一来，不仅把二氧化碳作为资源加以利用，还具备储能调峰功能，兼顾了经济发展和减碳目标——绿氢及液态阳光策略可实现数10亿吨级减碳，形成万亿级以上新兴产业。液态阳光概念提出来后，引起业内非常大的关注。
中国科学院副院长张涛多次公开表示“绿色甲醇是能量密度高、理想的液体能量储存方式，利用可再生能源发电制造绿色氢，生成容易与二氧化碳结合存储的绿色甲醇是排出零碳的重要途径。” 张涛认为，绿色甲醇作为能源转化的中枢，在碳足迹的整个过程中可以解决能源的清洁性问题，可以开拓氢能源应用产业链，减少碳排放，实现碳利用等一举取得的效果开始。
中国科学院大连化学物理研究所的李灿院士团队对液态阳光有着高度的评价，他认为，实现经济高质量发展与“双碳”目标的平衡协调，必须通过绿色氢能这个路径来解决。绿色氢能的生产和液态阳光甲醇是解决“双碳”最关键的技术。液态阳光甲醇可以与可再生能源电力来耦合互补，解决可再生能源长期面临的随机性、间歇性难题。而绿氢承担着非常重要的角色，液态阳光甲醇是绿氢的一个承载物，绿氢对氢燃料电池行业非常重要。
澳大利亚国家工程院外国院士刘科公开坚持“甲醇是目前最高的氢制造材料”，“甲醇在线氢比汽油氢简单得多，这样的话，实际上甲醇和水被重新整备，产生的氢通过直接电炉发电，电力可以驱动汽车，使用电的时候，制作氢的时候，同时发电这是氢能源的未来。”刘科表示：“甲醇是燃料电池效率和液体燃料的优点，将两种物质结合在一起，是将来氢能源的一个方向。”
目前我国兰州已经建成了全球首套千吨级液态阳光合成的规模化示范工程，并于2020年试车成功并完成成果鉴定，正在开展十万吨级的液态阳光工业化。
行业风口已至，大潮来袭，中国氢能产业发展加速，甲醇制氢作为其中的主要技术路线也受到了非常多的关注。随着顶层设计的出台，甲醇的应用还面临着升级与挑战，需要等待市场的检验，在未来的中国氢能社会中，甲醇一定会有自己的空间。
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1、重磅！国家发改委发布《氢能产业发展中长期规划（2021-2035 年）》（附原文）3、大连化物所燃料电池催化剂研究取得重要进展4、储氢瓶上的黑色黄金——碳纤维及其市场
5、氢能利用：电氢耦合及其应用场景6、工信部354批：燃料电池产品10户17型号、配套12家企业7、【干货】氢气的输运情况与经济性分析
8、广州石化高纯氢出厂突破300吨，“汤佳香氢能源工作室”成立
审核：李虹 编辑：戴欣馨联系邮箱：daixinxin@acmi.org.cn
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