氢能家当链大致可分为上游制氢、中游储运氢以及下贱氢能运用三个环节，就目前氢能家当发展初期而言，中游储运端正在成为制约氢能发展的卡脖子问题。
常见的储氢办法有物理储氢，如高压气态储氢、低温液态储氢以及金属氢化物固态储氢，化学储氢办法有有机物吸附储氢等。除此之外，利用甲醇储氢也成了当下较为火热的储氢办法。
在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刘科看来，中国碳排放是103亿吨。一个三口之家是33吨，这是均匀，城市一个人可能要达到15吨，三口之家是45吨。
过去40年风能和太阳能发展取得巨大进步。太阳能价格最新的一家大央企1毛4分2，还要给当地交3分的资源税，家当化规模化带来发电本钱大幅低落，为储能家当发展供应了广阔的运用处景。
但风能和太阳能只管发展了四十年，到了2019年疫情前总发电量相称于1.92亿吨标准，占了火电12%多一点。纵然如此，在西部也涌现了弃光、弃风征象，由于电网超过15%的非稳定能源发再多不敢输。也便是说如果储能问题不办理，弃光弃风已经很严厉。西部太阳能、沿海的风能和西部的风能如果做不好储能这篇文章，将来在风能太阳能有一大笔资产摧残浪费蹂躏。
储能研究有很多渠道，但长三角、珠三角峰谷电价从3毛钱到1.7元，峰谷电价这么高，解释储能的义务仍旧任重道远。
我国有很大的家当叫煤制甲醇，现在全中国有9000万吨的产能，是汽油产能的1/4。以是产生了甲醇制烯烃，很多煤化工从这里产生。如果碳中和真正履行下去的话，煤制甲醇厂都要关门，几千亿的资产全部没用了，由于制造每吨甲醇要开释3.5吨的二氧化碳。假设本日氧气是绿电来的，这样不须要排二氧化碳。原来4摩尔的碳生产1摩尔甲醇，本日1摩尔的碳生产1摩尔甲醇，绿色甲醇能量绝大部分来源于太阳能或者风能，把上不了网的电变成液体，液体大部分的能量来源于太阳能，小部分来源于煤。如果中国从煤炭经济转为绿色甲醇经济可以用1/5的碳排放办理所有的用电问题。
为什么转成液体？能源的载体有四个条件：1、体积能量密度必须足够大。2、路上可以管路运送。3、海上可以跨海运送。4、快速储存。电是好输不好储，氢气是既不好输也不好储，只有把它转成绿色的液体才能既好输又好储。
实在电动车观点一点都不新。一百年前纽约、伦敦、巴黎大街上跑的电动车远远多于燃油车，由于铅酸电池1859年发明，早于内燃机二十多年。为什么后来二三十年电动车偃旗息鼓了？很主要的一个缘故原由是液体能源的发明，炼油工业起来了。由于液体是最好的储能的载体。
一旦把风能太阳能转成绿色的液体，西气东输的管线已经有了，用西气东输边上很小的管线可以输西气东输几倍的能量。
未来中国真正的汽车家当该当走插电式绿色甲醇稠浊动力，为什么？一是快充对电网的冲击很大。二是快充对电池的哀求很高。车上装上50升绿色甲醇，没有电的时候甲醇自己可以发电了，给电池充电，这是绿色甲醇插电式稠浊动力。如果百公里油耗换成绿色甲醇，碳中和问题就办理了。
电力工业怎么做？2.5千瓦一台，一个别墅，一个家庭有2.5千瓦就够了，绿色甲醇和水反应制氢，氢发电供电。甲醇和水反应的不到300度，在冬天余热可以供热。燃料电池是80度发电，事理是燃烧发电，这是做氢能的根本缘故原由。
本日中国是煤炭经济，在西部烧了一百万大卡的煤发不到40万大卡的电，60多万大卡以热的形式摧残浪费蹂躏了，由于热输不过来。假设转成绿色甲醇，既办理了储运便利性问题，又办理了热能量利用问题。
本日可以用劣质煤制甲醇，把便宜的太阳能和甲醇结合起来，本日用煤制甲醇每百万大卡的甲醇本钱是氢的一半，一万大卡气跑多少公里，一百万大卡甲醇就跑多少动力。我们用太阳能做每百万大卡本钱比汽油便宜。如果用绿色甲醇驱动中国的汽车和发电，石油不用入口了。
电解水制氢催生氢制甲醇新业态中国科学院副院长、院士张涛曾表示，“绿色甲醇能量密度高，是空想的液体能源储运办法。利用可再生能源发电制取绿氢，再和二氧化碳结合天生方便储运的绿色甲醇，是通向零碳排放的主要路径。”在他看来，绿色甲醇作为能源转化中枢，能够在碳足迹全流程上办理能源的清洁性问题，并起到拓展氢能运用家当链、降落碳排放、实现碳利用等一举多得的效果。
中科院大连化物所太阳能研究部主任、院士李灿将甲醇重整制氢比作“液态阳光”。他认为，利用这项技能可将太阳能等可再生能源储存在甲醇中，供应了一条发电—（特）高压输电之外的可再生能源储存和运输的新模式，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主要路径。
“甲醇是目前最好的制氢材料。”澳大利亚国家工程院外籍院士、南方科技大学清洁能源研究院院长刘科多次公开表示，甲醇是把燃料电池的高效性和液体燃料的好处，两者结合起来，这是未来氢能的一个方向。
比较气态氢，甲醇在常温下为液态，稳定、安全。从能量密度看，氢气在35兆帕压力下为4.41兆焦/升，而作为氢含量最高的液体燃料甲醇能量密度是氢气的5倍以上。
运输方面，甲醇作为液体可以通过管道运输，利用现有根本举动步伐即可，储运安全、便捷。由于氢气由可再生能源电解水装置产生，绿色甲醇工艺生产工程中可实现二氧化碳靠近零排放乃至负排放，进一步促进工业和运输企业实现净碳中和目标。中国工程院院士涂善东提出，可以建立基于甲醇的绿氢碳中和能源系统。
2023年5月25日，金风绿能化工（兴安盟）有限公司绿氢制50万吨绿色甲醇项目环评公示，全体项目占地1500亩，总投资30亿元，紧张培植生物质发电装置、绿色甲醇合成装置等紧张生产线及配套公辅工程，建成后年产50万吨绿色甲醇，这为制氢用氢新范式做了初步实践。
今年5月初，新疆奇台聪慧能源装备家当园项目正式开工。该项目总投资116.4亿元，由风电装备、制氢装备、“液态阳光”绿氢绿色甲醇等家当构成，详细包括“六大基地、四大中央园区+‘液态阳光’绿氢绿色甲醇项目园区”。
家当园整体方案分三期培植，一期方案实现园区年产400套智能风电机组设备、200套风电塔架、300套大标方电解水制氢装备、400套机舱罩导流罩、400套电气系统，建成“绿氢绿色甲醇一期5万吨工程”；二期方案建成年产800套风电叶片、风电设备研发中央、全功率检测中央、半实物仿真中央、风光电场智能运维中央，建成“绿氢绿色甲醇二期10万吨工程”；三期方案建成“绿氢绿色甲醇30万吨工程”项目，操持2024年8月30日前完成首批绿氢绿色甲醇的生产。
二氧化碳加氢反应过程大略，工艺日趋成熟。反应事理以氢气和二氧化碳为质料反应制备甲醇。在这个过程中，核心是利用绿氢。目前，我国绿氢制备成本相对来说仍旧较高。但是，制取绿色甲醇的同时，可以利用风光资源制备绿氢，就地消纳制取绿色甲醇，将可再生能源综合循环利用起来，实现绿色循环。
不考虑碳税情形下，技能进步推动二氧化碳加氢制甲醇本钱与煤制甲醇差距快速缩小。在煤价800元/吨时，煤制甲醇的本钱约为1953元/吨。在此甲醇本钱之下，若利用二氧化碳+绿氢制甲醇，对应的氢气本钱须要降至7.01元/kg ，电解水电价低落至0.07元/度。
目前煤制甲醇过程中，生产一吨甲醇的CO2总排放量为3.85吨，而二氧化碳和绿氢结合制甲醇，不仅不产生工艺排碳，反而会花费CO2作为质料，实现每生产一吨甲醇减排CO2至少1.375吨。若不考虑加工过程的碳排放（能源花费），仅工艺端而言，二氧化碳和绿氢结合制甲醇比较煤制甲醇可减少碳排放3.44吨。
按照国际货币基金组织预测，每吨二氧化碳定价应在75美元旁边，若按此打算，则二氧化碳和绿氢结合制甲醇比较煤制甲醇所减排的CO2代价可高达1677元，那么长期来看二氧化碳和绿氢结合制甲醇的上风将越来越明显。
甲醇制氢技能及干系运用甲醇是主要的化学工业根本质料，在有机化工行业中利用量仅次于苯、乙烯以及丙烯，是制造甲胺、甲醛、醋酸等多种有机化工产品的质料。在近10年来，我国一贯是环球最大的甲醇生产和消费国。
甲醇制氢，即以甲醇为质料生产氢气。与其他的制氢方法比较，甲醇制氢具有以下３个优点：
1、制氢质料来源广泛且价格低廉，甲醇作为一种常见的化工质料，既可从化石资源中制得，又可从生物质中制得；
2、氢元素利用率高，甲醇含氢量高，能量密度高，氢气的产率高；
3、制氢装置大略，甲醇便于储存和运输，可以做成组装式或可移动式的甲醇制氢装置。
从技能路径上看，甲醇制氢紧张有３种路子：甲醇水蒸气重整制氢、甲醇裂解制氢、甲醇部分氧化制氢。近年来，随着科技的进步，甲醇电解制氢和超声波分解甲醇水溶液制氢等新颖的制氢方法逐渐进入人们的视野。
第一种是甲醇水蒸气重整制氢，是国外20世纪80年代兴起的一种制氢技能。甲醇与水蒸气稠浊物通过加压，在催化剂和170~300℃反应温度的条件下实现裂解转化，天生氢气和二氧化碳。
甲醇水蒸气重整制氢技能具有操作方便、反应条件温和、副产物身分少易分离等优点，制氢规模在10~10000Nm3/h内均能实现，产能灵巧可调度，因此是技能较为成熟、运用广泛的制氢方法。
第二种是甲醇裂解制氢，即利用甲醇的直接分解反应制备氢气，该反应为合成气制甲醇的逆反应。质料甲醇在缓冲罐中，与脱盐水按一定比例稠浊，进入换热器与反应产物换热升温。升温后的稠浊溶液再进入汽化过热器，用高温导热油加热汽化，进入列管反应器，在催化剂的浸染下，进行裂解和变换，天生二氧化碳和氢气。生产的二氧化碳和氢气稠浊气经由气液分离罐去除个中的甲醇/水，然后经由变压吸附提纯，得到高纯氢气。
甲醇裂解技能氢气产率高、能量利用合理、过程掌握大略、便于工业操作。但该工艺产物稠浊气中含有的一氧化碳含量较高，后续分离装置繁芜，投资较高。
第三种是甲醇部分氧化制氢，这因此空气为氧源，利用氧气与甲醇之间的不完备燃烧反应来制备氢气。甲醇部分氧化体系是由甲醇燃烧供热、水蒸气重整供氢。体系中所有的能量均来源于甲醇，所有的物质均来源于甲醇、水和空气。甲醇、水和空气由室温经蒸发器预热到一定的温度后，进入反应器进行反应，得到的产品气经换热器回收热量后排放，进入变革吸附器去除杂质得到高纯氢气。
该制氢工艺的优点在于利用氧气氧化甲醇的放热反应，反应速率快，反应条件温和，能量效率高。其缺陷在于产品气中氢的含量不高，且由于通入空气氧化时，个中氮气的含量降落了稠浊气中氢气的含量，使其低于40%，若将空气改为氧气，则氢气含量可提升至66%。
第四种是甲醇直接电解制氢，这是一种比较经济的制氢方法，它的新颖之处在于操作大略、本钱低和产氢率高。在膜电极两端通入直流电流，采取电势线性扫描进行电解。电解之前，将阴极室充满氩气作为保护气体。蠕动泵将电解溶液泵入阳极室电解，然后在阴极通过排水法，网络电解产生的氢气。
电解甲醇制氢全体电解过程中仅须要很低的电压。一方面可以利用甲醇自身电解得到氢，另一方面可以由水电解得到氢，因此氢的利用率非常高。其缺陷是施加在膜电极两端的电压难于掌握，若电压过低则影响甲醇的电解；反之电压过高，反应速率加快，则导致网络的氢气不纯净。
第五种是超声波分解甲醇水溶液制氢，其事理是利用超声波的声控化效应，即甲醇水溶液中的眇小泡核在超声波浸染下被激活，当超声波达到一定功率时，泡核发生振荡、成长、紧缩乃至崩溃等一系列动力学过程，同时会产生高达几十兆帕至上百兆帕瞬时压力和几千摄氏度的高温，甲醇水溶液便发生分解反应。
超声波分解甲醇水溶液制氢技能避免了传统甲醇制氢技能所需的高温环境，具有操作灵巧、安全可靠，反应装置构造大略等特点，具有较大的发展前景。但目前，天下各国对超声波分解甲醇水溶液制氢的研究尚处于探索阶段。
目前成熟的甲醇制氢工艺中，甲醇部分氧化技能天生的氢气含量较低，甲醇裂解技能产生CO会导致燃料电池的铂电极严重中毒，故可行性较高的技能是甲醇蒸汽重整。将甲醇重整制氢与氢燃料电池2个环节集成的新系统，称为甲醇重整燃料电池系统。
2018年10月25日，环球首台基于甲醇重整氢燃料电池轻型卡车在昆山正式投入商业运营。该燃料电池系统的氢气供应有别于传统的高压罐储氢办法，而是通过甲醇和水的稠浊液的重整化学反应，得到氢气，氢气再进入燃料电池电堆发电，做到了氢气的“即产即用”，实现高效率和低本钱。
综上所述，甲醇由于其能量密度高、易存储、来源广泛等优点，成为氢能的优秀载体。目前甲醇水蒸气重整是甲醇制氢技能中最具有上风和技能最成熟的制氢方法，被认为是最有希望利用在氢燃料电池上的制氢技能之一。甲醇制氢无论在质料、能耗，还是在制氢规模灵巧性以及效率上，都具有很强的上风，是未来制氢技能的一个主要发展方向。
一体机成为撬动氢能家当发展新支点在场景运用方面，站内制氢和车载制氢成为用氢新范式。除了在指定的化工园区进行大规模的制氢外，基于甲醇制氢技能产能灵巧可调节的特点可在加氢站内制氢，现制现用，无需氢气的大量运输和存贮，可降落用氢本钱。
对付一个逐日加氢量为500 kg的加氢站，则配备一套制氢规模为300 ~500 Nm3/h的装备即可知足哀求。甲醇制氢加氢一体站可以根据加氢量的需求，灵巧调度产氢量，真正达到现制现用的效果。
2023年2月，我国首个甲醇制氢——加氢一体站在大连建成投用。这是一个可以现场制氢的加氢站，采取“撬块化建站模式”，站内的甲醇制氢装置产氢能力为500 Nm3/h，每天可产出1000公斤高纯氢气，比加氢站传统用氢办法可降落20%的本钱。
在这方面，青岛市率先发力，建成了全国首座分布式甲醇制氢——加氢一体示范站。该型装备采取集装箱撬装式的模块化形态，可快速推进分布式加氢站投放和现有加油加气站的油气氢合建升级，且终端用氢本钱降落了50%，为氢能家当链中游氢储运和加氢站发展供应了新思路。
作为全国首座投入运营的分布式甲醇制氢——加氢一体示范站，该站80kg/日制氢——加氢一体示范的运行，为海内加氢站选择低本钱供氢技能供应了运用示范。示范站由两个20尺标准集装箱柜组成，占地面积不到100平方米，却可以完成从甲醇重整制备、纯化、加注氢气的全过程。“去年7月开始生产设备，当年10月投入运营。初步测算，一年多来，示范站制氢总量约25吨，每制取1公斤氢气花费仅1.3度电，远低于目前电解水制氢的60度电，实现高效率、低能耗制氢。”阳氢集团总经理吴泳表示。
氢作为体积能量密度最低的物质，每公斤的运输本钱就在25元以上。与之比较，甲醇常温常压下即为液态，储氢密度高，储运本钱极低，甲醇站内重整制氢省去了氢气储运环节，氢气即产即用，做到用氢不运氢，从源头办理用氢安全难题，降落终端用氢本钱。
经由一年的运营，示范站为项目市场化发展积累了有效数据和丰富履历，目前青岛工厂已具备整站交付年均50套的产能，首套量产型装备200kg/日制氢——加氢一体站已经下线，完成装机启动运行。制氢——加氢一体站在用氢安全性、终端本钱、园地方案等方面比普通加氢站更有上风，目前紧张用于保障各种实验室和工业用高纯度供氢、氢能重型道路车辆站内供氢、氢能叉车农机等非道路装备用氢、氢能无人机和氢能摩托等轻型载具用氢。
在氢能家当技能中，甲醇重整制氢、制氢——加氢一体站仍属于新兴研究领域，但正逐步得到政策层面的认可与支持。
2021年10月印发的《“十四五”全国清洁生产实行方案》，提出大力推进重点行业清洁低碳改造，履行二氧化碳耦合制甲醇降碳工程。2022年3月印发的《氢能家当发展中长期方案（2021—2035年）》，提出构建清洁化、低碳化、低本钱的多元制氢体系，积极勾引合成甲醇行业由高碳工艺向低碳工艺转变。在此期间，山东、广东、上海、河北等多个省市接连出台“站内制氢”配套地方政策、标准。
2022年6月，青岛市发改委将阳氢集团报告的“模块化甲醇制氢加氢技能”“10MW甲醇重整制氢热电联供系统”纳入青岛市节能低碳重点技能推广目录（第五批）名单。个中，甲醇重整制氢热电联供系统集成了甲醇重整制氢、燃料电池发电、余热回收、电力变换等装置，实现发电的同时对外供应热力输出，综合效率可以达到75%以上。
2022年10月，山东省能源局发布的《山东省能源领域新技能、新产品、新设备目录（2022年度）》名单内，明确将阳氢集团“模块化甲醇制氢加氢系统（平台）”列入个中。
“模块化甲醇站内制氢加氢系统”比化工厂装备小型化的甲醇站内制氢技能路线综合能耗降落20%以上，将甲醇重整制氢、氢气纯化、氢气加注模块化集成，大幅缩短加氢站培植周期至3个月内，占地面积比较传统加氢站减少80%以上，终端用氢本钱不到40元/kg。吴泳表示。
比拟光伏、风电家当，氢能家当链条更长，技能哀求更高，受制于氢气来源、用氢安全、终端本钱等瓶颈，目前氢能运用更多局限于公交、重卡等商用交通场景，商业模式单一，不利于氢能家当的快速康健发展。“甲醇制氢——加氢一体站”的量产下线为氢能家当发展打开新思路，将推动氢能在交通、储能、发电、工业、建筑等领域的多元化、规模化、市场化运用。
车载制氢是在燃料电池驱动系统上，配备制氢供氢系统。汽车在行驶过程中，将高能量密度液体燃料转化成氢气，随后氢作为燃料电池的动力，驱动汽车运行。在目前现有的液体燃估中，甲醇作为车载制氢的质料，具有以下上风：反应温度、反应压力低；H与C的摩尔比高；产物氢气流中CO含量低；无NOx、SOx等排放物；无碳黑颗粒天生；对现有燃料添加站的改变小。
在目前技能条件下，一个载重49吨的车只能储运300公斤的氢。不考虑制氢环节和用氢环节，运氢、储氢近3年内尚看不出本钱能降到商业化运用的阶段，以是通过氢先转化为甲醇，然后再由甲醇制氢的路径或许更为现实。
甲醇燃烧增程在商用车、船舶驱动领域不仅能降落本钱而且也是实现碳中和的一条主要路径。相信3年之内将会实现大规模家当化运用。
（作者：王峰 开来成本董事长）
