топлива. Этот вид экологически чистой энергии используется в автомобильной промышленности. В марте 2019 года в «Руководящих заключениях по применению автомобилей на метаноле в определенных регионах» упоминалось [22], что для реализации диверсификация энергии транспортных средств, применение транспортных средств на метаноле должно быть ускорено. В качестве энергоносителя топливный элемент с протонообменной мембраной, использующий метанол в качестве топлива, обладает преимуществами низких выбросов углерода, высокой плотности энергии и легкого доступа к сырью. По сравнению с метанолом в качестве прямого топлива топливный элемент с высвобождением энергии имеет более высокий уровень преобразования энергии. По сравнению с существующей аккумуляторной батареей топливный элемент пропускает операцию зарядки, и получение энергии происходит проще и быстрее [23—25].
Объемная плотность энергии водорода чрезвычайно мала, а вода, получаемая при высвобождении энергии, чрезвычайно чиста. Это идеальный источник энергии [26]. Однако затраты на хранение и транспортировку водорода огромны. Содержание водорода и углерода в метаноле относительно велико, который является очень подходящим носителем водородной энергии. Зарубежное промышленное производство водорода в основном использует катализатор парового риформинга метанола, и эта технология является относительно зрелой [27,28].
Независимо от того, идет ли речь в направлении химической промышленности или энергетики, постепенная замена нефти возобновляемым метанолом имеет большое значение для смягчения энергетического кризиса.
На мировом рынке по производству метанола в 2019 г. составило 89,2 млн т. и по данным показано в России произвели 4,46 млн т метанола. В Китае по новейшим данным эта цифра составляет 59,21 млн т [29].
Из метана составляет два типа синтеза: метод в 2 стадии и метод во одну стадию. По методу в 2 стадии сначала неполно окисляется метан и получается синтез-газ (оксид углерода и водород). После получения их синтезируется метанол. Реакция показывает ниже:
CH4 + H2O = CO +3H2 CO + H2 = CH3OH
В настоящее время получение метанола из метана принимается метод в 2 стадии по всему миру.
Промышленно в этом методе паровой риформинг метана на катализаторе Ni/ -Al2O3, нагретом до 1173 К, происходит в первичном реакторе. Затем непрореагировавший метан подвергается риформингу с кислородом и паром во вторичном реакторе, образуя смесь CO и H2 в равновесии (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Производство синтез-газа путем традиционного парового риформинга метана [30]
Затем на следующих двух этапах пар добавляется к синтезу-газу, полученному при более мягкой термической обработке, чем раньше (около 673 К), через оксид железа или медные катализаторы. На протяжении этих стадий конверсии водяного газа добавление пара может затем регулировать молярное соотношение H2: CO до необходимого для дальнейшего использования синтез-газа. В целом