導讀
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，好處是擺脫加氫站約束，直接製造氫氣提供給燃料電池使用，壞處是重新帶來碳排放和尾氣問題，延緩了社會氫能網絡的建設。建設加氫站和氫能網絡生態可以拉動國家氫能產業經濟崛起，考慮到環保壓力和國家對氫能經濟正外部性預期，甲醇重整汽車的技術路線只是氫能網絡完善前過渡時期的一種產品的嘗試，可能不會被主流車企採用。
加氫站數量少被認為是影響氫燃料電池汽車普及的重要因素。近日，愛馳推出一款使用甲醇重整燃料電池系統的電動超跑RG概念車作為解決方案，該車具有超高的續航里程（理論達到了1200公里），超強的動力性能（0-100時速僅需2.5s），一經問世便十分吸引眼球。在實際應用中，甲醇重整燃料電池物流車已經在昆明投入使用。這個方案可以不依賴加氫站，只需要加註甲醇，通過重整方式為燃料電池提供氫氣，省去了建設加氫站的成本，推廣起來也更為容易。
更加方便的甲醇重整燃料電池，會是正確的解決方案嗎？
圖1 愛馳甲醇重整燃料電池電動超跑
什麼是甲醇重整燃料電池？
甲醇與水蒸氣在一定的溫度和壓力條件下，通過催化劑催化發生甲醇裂解反應和一氧化碳的變換反應,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，化學反應式如下：
CH3OH→CO+2H2 (1)
H2O+CO→CO2+H2 (2)
CH3OH+H2O→CO2+3H2 (3)---總反應式
甲醇和水的蒸氣進入重整室通過高溫（約250°C）反應後，最終產物是二氧化碳和氫氣，成分比例1:3，但會摻雜著微量的CO。經過氣體提純後，高純度的氫氣進入燃料電池系統中，CO經過氧化後與CO2一同排到大氣中。氫氣進入燃料電池系統後，後續過程與普通的燃料電池汽車無異。
圖2 甲醇重整燃料電池系統基本原理
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，直接製造氫氣提供給燃料電池使用。加氫站網絡有建設及運營費用高昂，建設時間長，法規程序複雜的缺點，甲醇重整僅需要在加油站的基礎上增加甲醇加註功能，設備更換成本低，操作方便，相關法規完善，可謂優勢明顯。
甲醇重整的不足
從甲醇製備過程看，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，製備甲醇的過程中本身就需要氫氣。
圖3 天然氣制甲醇流程圖
氫能電池的反對者鋼鐵俠馬斯克認為 “氫不是高效的儲能機制。燃料電池不到普通太陽能發電效率的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”，更加複雜。這樣折騰的過程，必然伴隨著巨大的能量損耗，電能並非無限，依然是一種需要節約的東西。由於能量的浪費，根據不同的測算方法，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，需要提純並降溫（從超過200°C降到約80°C），這需要額外的設備，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絡建設成本對比似乎可以更讓人容易接受。
那麼，甲醇重整技術真的可以用來替代加氫站網絡嗎？
氫燃料電池汽車的使命
推廣氫燃料電池可以配合國家清潔能源革命，實現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，是快速把氫從工業化工產品向能源產品轉變的一個重要落地應用。歐陽明高提出能源革命“五大支柱”裡，氫氣和汽車佔據了重要的地位。 “五大支柱”分別是：
支柱一，向可再生能源轉型（尤其是發電）；
支柱二，將建築變為微型發電廠；
支柱三，用氫氣、電池等技術儲存間歇式能源；
支柱四，發展能源（電能）互聯網技術；
支柱五，電動汽車成為用能、儲能並回饋能源終端。
圖4 歐陽明高
氫燃料電池汽車是汽車電動化的一個技術方向，在電動汽車續航里程有限、續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，根絕汽車尾氣汙染的重要手段。 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裡面。
重要的是，氫能社會建立在氫氣儲運網絡之上，燃料電池汽車的推廣能夠大範圍促進加氫站網絡的建設和氫氣運輸網絡的建立。甲醇重整燃料電池一定程度上會影響加氫站的建設和示範運營，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絡的建設。
在中國，氫燃料電池汽車的推廣還一個更為重要的意義。由於對易燃易爆危險化學品的管控，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用。化工行業希望能夠藉助燃料電池汽車的風口，打開氫氣運輸的限制，從而推廣氫氣在化工上的應用。這個限制若能打開，全國可以出現多個氫能源運輸網絡，降低氫能運輸和使用成本。
發展氫能源，勿忘初心
發展氫能源，是為了建設可持續發展的、清潔的能源社會。甲醇重整燃料電池汽車，儘管在目前加氫站不普及的情況下有一定的便利性，對推廣燃料電池汽車有一定的積極意義，但卻增加了排放、影響了加氫站的建設，也增加了汽車的研發成本，在加氫站日漸增加之時，該類汽車應用技術很可能會被淘汰掉。國家補貼刺激下，我們不應該為了使用燃料電池而使用燃料電池，國家發展氫燃料電池汽車，是為了發展氫能生態，伸進氫能經濟正外部性，帶動區域經濟發展，將我國建設成為產氫、用氫和出口大國，這需要政策制訂者從產業整體角度出發，推廣有利於產業發展的技術路線，不應為了短期的快速推廣而造成巨大的社會資源浪費。
建設加氫站和氫能網絡生態可以拉動國家氫能產業經濟崛起，甲醇重整燃料電池成本高，目前不是主流車企業採用的技術路線。考慮到環保壓力，國家對氫能經濟正外部性預期，甲醇重整汽車的技術路線在汽車上的應用也不夠成熟，可能只是氫能網絡完善前過渡時期的一種產品的嘗試。
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