1. 技术原理与核心突破

零碳排放乙醇重整制氢以生物乙醇（如玉米、秸秆发酵产物）和水为原料，通过催化反应生成氢气，同时联产高附加值化学品（如乙酸），避免传统乙醇重整过程中碳-碳键断裂导致的CO₂排放。其核心创新在于：

• 选择性部分重整路径：通过原子级精准设计催化剂界面（如Pt-Ir双金属/α-MoC），在温和条件（270℃）下将反应路径从传统完全氧化转变为选择性部分重整（C₂H₅OH + H₂O → 2H₂ + CH₃COOH），实现零碳排放。

• 催化剂寿命提升：引入稀土元素（如La₂O₃）构筑惰性纳米覆盖层，保护催化剂活性位点，使其在甲醇-水重整反应中稳定运行超过1000小时，催化转化数（TON）达1500万，较传统催化剂提升一个数量级。

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2. 工艺流程与系统集成

• 原料预处理：农林废弃物（如玉米秸秆）经酶解发酵、精馏提纯生产生物乙醇。

• 重整反应：乙醇与水的混合气在催化剂作用下生成富氢气体，氢气产率可达331.3 mmol/(g·h)，乙酸选择性达84.5%。

• CO₂处理：通过催化氧化将尾气中的含能分子转化为水和CO₂，并结合碳捕集与封存（CCS）技术实现零碳排放。

• 能量回收：反应余热用于原料汽化或供热，提升整体能源效率（如热量梯级回收技术）。

3. 应用场景与工业化进展

• 工业脱碳：适用于钢铁、化工等难减排领域。例如，宝武湛江基地通过氢冶金技术将吨钢碳排放从1.8吨降至0.4吨。

• 交通能源：巴西圣保罗乙醇制氢加氢站已投入运行，每小时产氢4.5公斤，原料运输成本仅为传统加氢站的1/4。

• 示范项目：2023年全球首台（套）200 Nm³/h生物质乙醇重整制氢装置通过验收，验证了工业化可行性，氢气产率高且稳定性优异。

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4. 技术优势与经济性

• 零碳排放：从反应源头消除CO₂生成，结合CCS技术实现全生命周期碳中和。

• 资源高效利用：每吨乙醇可联产1.3吨乙酸（全球年需求超1500万吨），经济收益显著。

• 成本优势：相比传统石化法制乙酸，碳排放减少62%，能耗降低30%。

• 原料可再生：生物乙醇来源于农林废弃物，可持续性强，且储运安全性高。

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5. 挑战与未来方向

• 催化剂成本：贵金属（如Pt、Ir）依赖进口，需开发非贵金属替代材料。

• 规模化瓶颈：反应器设计需兼顾高温稳定性和热量管理，工业化放大仍需验证。

• 政策支持：需完善绿氢补贴、碳交易机制，推动技术商业化落地。

零碳排放乙醇重整制氢技术通过催化路径创新和系统集成，实现了氢能生产与资源循环利用的双重突破。北京大学团队的研究成果为全球绿氢产业提供了新范式，而工业化示范项目的成功验证了其技术可行性。未来，随着催化剂优化和政策支持，该技术有望在交通、工业等领域加速应用，助力“双碳”目标实现。