氢能源之甲醇

氢能源不只是氢气，也可以是液态氢化合物——甲醇，也可以是固态氢化合物——氢化镁。比例关系甲醇 CH3OH（分子量 32），与水 H2O（分子量 18

氢能源不只是氢气，也可以是液态氢化合物——甲醇，也可以是固态氢化合物——氢化镁。

比例关系

甲醇 CH3OH（分子量 32），与水 H2O（分子量 18）反应，可以得到二氧化碳 CO2 和 3 个氢气 H2。反过来就是二氧化碳与 3 倍氢气可以得到甲醇和水。

单以甲醇为分母，按质量的得氢率为 3*2/32=18.75%，比氢化镁 15.2% 的得氢率要高。甲醇与水 1:1 混合，甲醇质量比例为 32/(32+18)=64%，此时得氢率为 3*2/(32+18)=12%，也还不错。

氢制甲醇，每 0.1875 公斤氢，可以得到 1 公斤的甲醇，同时消耗 1.375 公斤二氧化碳，生成 0.5625 公斤水。按分子量来说，是 6 公斤氢气，32 公斤甲醇，44 公斤二氧化碳，18 公斤水。

甲醇密度 0.79kg/L（制氢量 18.75%），70MPa 高压氢气密度 0.0394kg/L，算下来甲醇体积含氢量是高压氢气的 0.79*18.75%/0.0394=3.76 倍。提供相同质量的氢气，甲醇重量是氢气的 32/6=5.33 倍，但是体积只需要高压氢气的 1/3.76=26.6%，小非常多。而且甲醇可以常温常压密封保存，优势是相当明显的。

甲醇能源使用方式

甲醇与水的混合溶液，适合甲醇制氢站，生成的氢气在别处消化，所以制氢需要独立供水，可以加水预混合。商业级甲醇制氢设备已经挺多的了。

甲醇也可以直接发电，比如目前有 5G 基站已经使用无人值守甲醇发电，当前优点是甲醇偷了也没有地方销赃，囧。

纯甲醇的氢燃料电池终端，少量甲醇与水生成二氧化碳和 3 份的氢，氢与空气中的氧发电后生成 3 份水，取 1 份水可继续参与制氢，实现水的循环利用。车载级甲醇重整制氢与燃料电池系统已经实验成功，不过推广就不知道什么时候了。

甲醇内燃机虽然也是一个候选项，作为增程器的热效率 40% 多，偏低，不过机器成本也较低。但长期来看，产业前景应该不明朗，毕竟内燃机投资都大幅下降，甚至快断层了（比如欧洲）。

甲醇的热值比汽油低一半，为了达到同样的续航，油箱也会大一倍，但也比高压气罐好太多了。氢化镁固态储氢的体积能量密度就好很多了（但固体不适合灵活加注，得采取固态储氢罐的形式）。

汽油加油站升级为甲醇加注站的成本相对较低（50 万），新建也只需要 100～300 万，不像氢气站那么昂贵。（甲醇汽车试点推广9年：加注站仍靠补贴生存，已有多家企业放弃研发_腾讯新闻）这是有利于甲醇汽车推广的。

产业规模

2022 年中国甲醇产能一亿吨，其中大部分是化石能源制甲醇。实际甲醇用量 7000 多万吨，规模还是相当庞大的。按 2060 年 4000 万吨交通运输用氢的规模，用甲醇替代需要 2 亿吨，可以说是潜力比较大的。

有报告说绿氢成本低到 6 毛每度的级别，氢制甲醇成本对煤制甲醇开始有竞争力（二氧化碳加氢制甲醇有望迎来产业化）。光伏的规模扩大与成本下降，绿醇应该也是水到渠成的事情。不过当前的灰色甲醇的成本其实也不高，替换汽油甚至不需要等到绿醇普及。当然也会有人怀疑，绿电->氢气->甲醇->运输->氢气的转换次数太多，效率太低。虽然目前我没算过，不知道具体有多低，但总的来说，能存下来的能源才是能源，存不下来就没有收益（存甲醇总比存氢气来得容易）。

甲醇当前主要公路、铁路和水路运输。理论上甲醇管道运输成本低，但投资高，对规模要求大。

国内已经百万吨级甲醇管道（全国首条长输甲醇管线工程主体焊接贯通），相对当前纯氢管道数万到十万吨级别，运量高出很多。即使考虑到甲醇与氢存在 5.33:1 的质量比例，也是运量更大的。相对于天然气管道掺氢，整个天然气管道也是可以直接改为甲醇管道的。有一些建议是建设千万吨级的西醇东送管道，长期来看应该是可行的。

总的来说，甲醇是一个可能更容易被接受的可再生液体燃料。

参考：