绿色甲醇作为一种安全、高效、可再生的清洁能源，常温常压下为液态，在储运性、多功能应用和市场潜力方面展现出独特优势，被认为是实现“碳中和”的绝佳路径。
甲醇是重要的化工原材料，以甲醇为原料的化工产业链技术基本成熟，已经具备大规模推广应用的条件。随着全球减碳事业不断推进，“绿色甲醇”正在引起科研机构、企业界和资本市场的关注。
何谓绿色甲醇？主要用途有哪些？
目前国际上尚未有统一标准定义绿色甲醇，国家可再生能源署建议按生产原料来源将甲醇分为绿色、蓝色、灰色和棕色。全球甲醇行业协会中国区首席代表赵凯指出：“我认为，如果能够使用可再生的原料制取甲醇，并且其全生命周期的碳足迹能够做到足够低，就可以称为绿色甲醇。”
甲醇（Methanol）又称羟基甲烷、木醇或木精，一种有机化合物，是结构最为简单的饱和一元醇，其化学式为CH3OH/CH4O，沸点为64.7℃，相对密度为0.792kg/L。甲醇很轻、挥发性强、易燃，呈无色透明液体，伴有刺激性气味。甲醇是水溶性的，可生物降解，分解为二氧化碳与水。
图源：绿碳中能
甲醇的上游是煤炭、天然气、焦炉气等。我国“富煤、贫油、少气”的能源结构决定了甲醇制取以煤制为主。据中国化工报数据显示，2022年煤制甲醇产量为6794.1万吨，占总产量的84.7%，剩余产能为焦炉气制甲醇占总产量的9.1%、天然气制甲醇占总产量的6.3%。
甲醇作为重要的化工原料之一，可直接用于化工合成，下游主要合成产品有烯烃，甲醛、醋酸、二甲醚、MTBE、DMF等。近年来甲醇下游消费格局变化不大，烯烃仍占据首位，需求占比达到54%；甲醇燃料凭借其独特的环保性和经济性发展较快，位居第二位；传统的甲醛、醋酸分别位居第三、四位。
甲醇与氢产业互利共促
绿氢和甲醇的循环促进了“绿氢-甲醇-绿氢”新模式的发展：
图源网络
（1）甲醇储氢
氢能体积能量存储密度比较低，储运环节的安全性、便携性一直是氢能发展的瓶颈所在，极大程度上限制了其在居民生活、轮船航运、储能等领域应用。甲醇作为氢能载体，可以长期储存，安全等级等同于汽油。氢储运带来的甲醇需求，或将成为甲醇产业新的增长点。
不同燃料的体积能量密度
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从储存量看，70 MPa高压气氢的体积能量密度仅为4.7 GJ/m3，是甲醇的30%左右；-256℃下的液氢的体积能量密度仅为8.5 GJ/m3，还需要额外的压缩与制冷成本。反观甲醇的体积能量密度，为15.8 GJ/m3，其单位体积内氢存储量最高。
成本方面，甲醇的密度、物态等物理性质与油气相当接近，比氢更适应现有能源设施。甲醇非常切合现有的化石燃料供应链及动力系统，这样一来，整体的社会建设成本更低。尤其在燃料需求大、空间有限、安全要求高的船舶航运领域，氢能应用需要大规模的储运、加氢及基础设施建设，而甲醇却可借助现有成熟的燃料供应系统，具备更高的经济性。
安全性方面，相比气态氢，甲醇在常温下为液态，更加稳定、安全，便于运输。且系统无高温高压，运行更加安全可靠。
（2）甲醇制氢
甲醇制氢是未来制氢技术的一个重要发展方向，与其他制氢方法相比，甲醇制氢具有以下三个优点：
价格低廉 甲醇作为一种常见的化工原料，原料易获取且价格低廉。此外，甲醇制氢的装置投资低、建设周期短，成本显著降低。
氢气的产率高 氢元素利用率高，甲醇含氢量高，能量密度高，氢气的产率高，单甲醇重整制氧系统日均产氢量达50-500公斤。
制氢装置简单 甲醇便于储存和运输，装备规模灵活，可以做成组装式或可移动式的甲醇制氢装置。
甲醇制氢的技术路径包括：甲醇水蒸气重整制氢、甲醇裂解制氢、甲醇部分氧化制氢、甲醇电解制氢、超声波分解甲醇水溶液制氢。其中，甲醇水蒸气重整制氢技术的氢含量最高，具有操作方便、反应条件温和、副产物成分少、易分离，且技术成熟的特点，是当前甲醇制氢的最佳选择。
甲醇水蒸气技术：由甲醇与水蒸气混合物通过加压，在催化剂和170~300℃反应温度的条件下实现裂解转化，生成氢气和二氧化碳，其反应式如下：
甲醇水蒸气重整制氢工艺流程图
图源：氢电邦
“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。
（3）绿氢制甲醇
甲醇绿色发展成必然趋势，向甲醇生产中引入绿氢将成为减少碳排放的有力选择。
针对煤制甲醇工艺，引入绿氢主要为传统煤制甲醇的合成气供氢，当氢气的比例提高，一般只需降低WGS装置负荷，即可在不进行大装置改动的情况下，实现氢能引入的低成本减排。
目前，我国绿氢制备成本相对来说仍然较高，但是储能行业热议的“液体阳光”概念提供了新思路。通过风能、太阳能等可再生能源分解水制绿氢，然后利用绿氢将二氧化碳通过碳捕获封存技术转化为甲醇（绿色甲醇）。将可再生资源综合循环利用起来，同时兼顾经济发展和实现“碳中和”目标。
“绿氢规模化储电的技术，是可再生能源向其他能源形式转化的关键。”中国科学院院士、物理化学家李灿表示，“绿氢的好处在于，可以在源头上解决很多工业过程中的碳排放问题，同时在这过程中还可以实现将二氧化碳转化为甲醇，这样一来二氧化碳就成为了一种资源。”
甲醇的多元化生产路径中，绿氢可与多条路径耦合。煤制甲醇、二氧化碳加氢制甲醇等均存在一定规模的绿氢需求空间。同时，甲醇储氢的安全性和经济性、制加氢工艺的安全高效、低排放，亦可促进氢能产业高效落地。
随着全球对气候变化的重视以及全球航运业等重点领域对使用“零碳”燃料的硬性要求，绿色甲醇的需求将会越来越大。作为我国重要的基础化学工业，绿色甲醇行业契合了降碳、消纳绿电及二氧化碳等技术优势，在碳中和宏观目标下，发展绿色甲醇已成为必然趋势。
