什么是甲醇重整燃料電池？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-08-10 11:50
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甲醇與水蒸氣在一定的溫度和壓力條件下，通過催化劑催化發(fā)生甲醇裂解反應(yīng)和一氧化碳的變換反應(yīng),生成氫和二氧化碳。甲醇制氫主要有3種途徑：甲醇水蒸汽重整、甲醇裂解、甲醇部分氧化制氫。近年來，甲醇電解制氫和超聲波分解甲醇水溶液制氫也逐漸進入人們的視野。
車輛上常用甲醇水蒸氣重整方法，化學(xué)反應(yīng)式如下：
CH3OH→CO+2H2(1)
H2O+CO→CO2+H2(2)
CH3OH+H2O→CO2+3H2(3)---總反應(yīng)式
甲醇和水的蒸氣進入重整室通過高溫（約250°C）反應(yīng)后，最終產(chǎn)物是二氧化碳和氫氣，成分比例1:3，但會摻雜著微量的CO。經(jīng)過氣體提純后，高純度的氫氣進入燃料電池系統(tǒng)中，CO經(jīng)過氧化后與CO2一同排到大氣中。氫氣進入燃料電池系統(tǒng)后，后續(xù)過程與普通的燃料電池汽車無異。
氫云研究：甲醇重整燃料電池汽車是創(chuàng)新？還是氫能源的阻礙？
由此可知，甲醇重整燃料電池就是將制氫的過程從工廠移到了汽車上，直接制造氫氣提供給燃料電池使用。加氫站網(wǎng)絡(luò)有建設(shè)及運營費用高昂，建設(shè)時間長，法規(guī)程序復(fù)雜的缺點，甲醇重整僅需要在加油站的基礎(chǔ)上增加甲醇加注功能，設(shè)備更換成本低，操作方便，相關(guān)法規(guī)完善，可謂優(yōu)勢明顯。
從甲醇制備過程看，目前主流的方法是一氧化碳、二氧化碳加壓催化氫化法合成甲醇，也就是說，制備甲醇的過程中本身就需要氫氣。
氫能電池的反對者鋼鐵俠馬斯克認(rèn)為“氫不是高效的儲能機制。燃料電池不到普通太陽能發(fā)電效率的1/4，氫是一種可怕的能量存儲機制。”換句話說，把電做成氫，再把氫換成電是個很浪費的事情。按照馬斯克的理論，甲醇重整制氫的浪費將“更上一層樓”，因為氫燃料電池僅僅是“電-氫-電”，但甲醇重整燃料電池卻是“電-氫-甲醇-氫-電”，更加復(fù)雜。這樣折騰的過程，必然伴隨著巨大的能量損耗，電能并非無限，依然是一種需要節(jié)約的東西。由于能量的浪費，根據(jù)不同的測算方法，甲醇重整氫氣成本甚至在3元/立方以上，對比集中式的煤制氫等方法，價格較貴。
重整過程得到的氫氣包含CO等有毒氣體，需要提純并降溫（從超過200°C降到約80°C），這需要額外的設(shè)備，加上甲醇有腐蝕性，存儲裝置和管路需要特殊處理，也是額外的成本。
綜合來看，甲醇重整燃料電池汽車有利有弊，在技術(shù)路線可行的情況下，甲醇重整的成本和昂貴繁雜的加氫站網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本對比似乎可以更讓人容易接受。
那么，甲醇重整技術(shù)真的可以用來替代加氫站網(wǎng)絡(luò)嗎？
推廣氫燃料電池可以配合國家清潔能源革命，實現(xiàn)能源的多元化和低碳化，氫燃料電池汽車僅僅是氫能走向終端消費的一個重要分支和突破口，是快速把氫從工業(yè)化工產(chǎn)品向能源產(chǎn)品轉(zhuǎn)變的一個重要落地應(yīng)用。歐陽明高提出能源革命“五大支柱”里，氫氣和汽車占據(jù)了重要的地位。“五大支柱”分別是：
支柱一，向可再生能源轉(zhuǎn)型（尤其是發(fā)電）；
支柱二，將建筑變?yōu)槲⑿桶l(fā)電廠；
支柱三，用氫氣、電池等技術(shù)儲存間歇式能源；
支柱四，發(fā)展能源（電能）互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；
支柱五，電動汽車成為用能、儲能并回饋能源終端。
氫燃料電池汽車是汽車電動化的一個技術(shù)方向，在電動汽車?yán)m(xù)航里程有限、續(xù)航補充速度受限的情況下，燃料電池汽車是重要的補充和另外的選擇。推廣氫燃料電池是汽車也是推廣清潔能源，是擺脫汽車對化石能源的依賴，根絕汽車尾氣污染的重要手段。然而，甲醇重整燃料電池汽車在帶來使用便利的同時，卻重新帶來了碳排放和尾氣問題，甲醇重整制氫將排放出CO2。這樣的技術(shù)手段，違背了使用氫能源的初衷，著實有一種為了使用燃料電池而使用燃料電池的意思在里面。
重要的是，氫能社會建立在氫氣儲運網(wǎng)絡(luò)之上，燃料電池汽車的推廣能夠大范圍促進加氫站網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和氫氣運輸網(wǎng)絡(luò)的建立。甲醇重整燃料電池一定程度上會影響加氫站的建設(shè)和示范運營，表面上能夠提高了便利性，加快了燃料電池汽車的推廣速度，實際上卻是延緩了整體氫能網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。
在中國，氫燃料電池汽車的推廣還一個更為重要的意義。由于對易燃易爆危險化學(xué)品的管控，氫氣運輸一直被限制在20MPa，因此氫氣在能源和化工中一直得不到有效的應(yīng)用?；ば袠I(yè)希望能夠借助燃料電池汽車的風(fēng)口，打開氫氣運輸?shù)南拗?，從而推廣氫氣在化工上的應(yīng)用。這個限制若能打開，全國可以出現(xiàn)多個氫能源運輸網(wǎng)絡(luò)，降低氫能運輸和使用成本。
