绿色氢醇突破：太阳能液态甲醇提供绿色燃料

所有版权归中国经济网所有。
中国经济网新媒体矩阵
网络广播视听节目许可证（0107190）（京ICP040090）
利用可再生能源制氢、二氧化碳加氢生产绿色甲醇是实现碳中和目标的重要技术手段。这种甲醇是由太阳能转化而来的，也被称为“液态阳光”。二氧化碳绿色加氢甲醇技术示范项目建设是首个液体太阳能技术大规模产业化示范项目，将于2024年11月在内蒙古自治区鄂尔多斯市开工建设，计划2026年9月建成投产。该项目由中煤集团和中科院大连化学物理研究所共同启动，总投资 约40亿元人民币。一旦投入运行，它是e预计年产液体太阳能甲醇10万吨。绿色甲醇作为清洁能源具有巨大的潜力。在二氧化碳中添加绿色氢气生产甲醇是水泥、钢铁、化工等行业实现碳减排的有力手段。这也是二氧化碳资源利用的典型工艺。这也是一项大规模、长期的储能技术。首先，随着可再生能源发电装机容量的增加，电网的稳定性面临前所未有的挑战。利用可再生能源生产氢气并将其合成甲醇的想法得到了政府和企业的大力支持，并被认为是本地消费的好方法。第二位，使用甲醇作为液体燃料，不仅可以节省煤炭、石油等不可再生能源，还可以缓解能源危机，促进能源行业的可持续发展。三、到了的时候为了减少水泥、钢铁等行业的碳排放，目前的技术只能依靠碳捕获和封存。将二氧化碳添加到甲醇中的绿色氢技术为资源利用提供了新途径。因此，从长远来看，可能会出现水泥联产、化工联产、钢铁联产等新的发展模式。未来，随着二氧化碳收集技术和自循环技术的进步，生物质碳资源开发、直接空气回收、液态太阳能甲醇的生命力将进一步增强。二氧化碳在海洋领域的循环。数据显示，2024年，我国甲醇表观消费量预计将超过1亿吨/年，其中大部分将来自于煤制甲醇。据估计，用太阳能液态甲醇替代目前所有的甲醇合成可以减少300%的二氧化碳排放每年达到4亿吨。在燃料领域，绿色甲醇作为一种潜力巨大的低碳清洁能源逐渐受到关注。在道路运输领域，绿色甲醇可以与汽油混合或直接用于传统内燃机汽车以及混合动力和燃料电池汽车。在海运业，绿色甲醇有潜力取代现有的高排放船用碳燃料，因为它不含硫且氮氧化物排放量低。在航空业，绿色甲醇通过转化可作为可持续的航空燃料，为航空业提供环保的能源解决方案。政策方面，2023年12月31日，工业和信息化部等三部门发布关于印发《加快工业领域清洁低碳氢利用实施方案》的通知，提出“大力发展氢碳偶联生产绿色甲醇。” 2024年7月15日，国家发展改革委、国家能源局发布《低碳燃煤电厂改造建设行动计划（2024-2027年）》，提出“二氧化碳加氢制甲醇等化工技术融合”。 2024年8月21日，国家能源局发布《关于组织实施绿色液体燃料技术产业化研究试验的通知》，提出“以可再生能源产生的回收二氧化碳和氢气为原料，催化合成生产绿色甲醇”产业化试验、“实施替代性可再生能源行动”和提案“探索建设可再生能源示范基地”。 风、光、氢、氨基、醇基“液体阳光联合项目”整个过程经历三个阶段在技​​术方面。二氧化碳和绿氢生产甲醇技术示范项目主要由可再生能源风能、太阳能发电、电解水生产和储存氢气、二氧化碳和绿氢生产绿色甲醇（包括碳捕获和回收）三部分组成。纯化）。完整的液体阳光工艺系统的三项关键技术正在研究和论证。一是高效碱性水电解制氢装置大规模研究示范。目前碱性电解水单槽制氢规模约为1000Nm3H2/h，制氢装置的耗电量约为4.7～6.0kWh/Nm3H2。该项目旨在展示全球最先进的碱性电解水制氢技术，要求产能达到1200Nm3H2/h以上/小时单位（其中两台规模为1500 Nm3H2/h），通过研发开发出新一代低能耗、高稳定性水电解催化剂以及水电解系统的优化集成设计，突破了材料和技术的限制。我们通过高效碱性水电解解决限制制氢的瓶颈，开发了镍基体上原子分散过渡金属的水电解制氢催化剂，实现了单槽每小时1000立方米以上的规模化制氢。能量转换效率超过82%，制氢能耗强度降低至4.3kWh/Nm3H2以下。此外，在利用太阳能发电和风力发电制氢中，由于风力发电和太阳能的间歇性、可变性特点，有效制氢时间兼容可再生能源的传统电解槽约为2000小时，经济产氢波动范围约为50%至110%。该项目创新性地结合了风能和太阳能发电、电化学储能以及制氢和储存设施。通过“削峰填谷”策略，电解槽有效制氢时间达到5055小时，并在多套制氢设备之间切换运行模式，保持制氢设备的经济运行范围，大大提高了电解槽的利用率和稳定性。二是规模化生产二氧化碳和绿色氢气制甲醇关键技术研究与示范。结合二氧化碳和绿色氢气的技术 Knoll 的生产目前正处于测试阶段，全球产量数千吨。该项目将德展示全球首个年产10万吨二氧化碳、绿氢制甲醇产业化项目。发明了一种新型氧化锌锆固溶体，作为将二氧化碳与绿色氢气结合生产甲醇的技术。该催化剂对甲醇表现出优异的选择性和改进的稳定性。开发了实现二氧化碳绿色加氢制绿色甲醇的完整工艺技术和核心反应器，实现二氧化碳转化率98.5%以上，甲醇选择性99.5%以上，催化剂稳定性超过5000小时。这是电、氢、醇一体化智能管理控制技术的研究与示范。从风能和太阳能资源分析出发，采用具有自主知识产权的多因素综合优化策略方法，实现风能和太阳能资源的合理配置，制氢最大限度地发挥风能、太阳能的互补特性和储氢装置的储能能力，克服风能不稳定和太阳能的影响，实现低成本供氢，同时将供氢稳定性从60%提高到110%。关于化学产品的生产。该项目的氢气产能是平均氢气需求量的1.6倍。利用风光互补制氢综合控制平台，最大限度发挥可再生能源发电能力、储氢设备强大的储氢能力、电化学储能设施的灵活运行能力、现有化工设备强大的用氢能力。在制氢设备富余期间，制氢设备可为电网提供补充调峰服务，为电网提供强劲的调峰服务区域可再生能源网络消费的预测。 （作者单位：中国科学院大连化学物理研究所）