甲醇燃料

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甲醇燃料是内燃机和其他发动机使用的替代燃料，可以与汽油混合使用或单独使用。甲醇的可持续生产成本低于燃料乙醇，尽管它比乙醇毒性更大，能量密度也低于汽油。甲醇比汽油对环境更安全，是一种防冻剂，可防止发动机内污垢和污垢堆积，具有更高的点火温度，并且可以承受与高辛烷值汽油相当的压缩。它可以轻松用于大多数现代发动机。[1]甲醇可以由化石燃料如天然气和煤炭制成，或由生物质制成。也可以由二氧化碳和氢气合成。[2]目前，全球生产的绝大多数甲醇都是由天然气和煤炭制成的，然而，截至2023年，绿色甲醇的项目数、投资和产量稳步上升。[3][4][5][6][7]

生产

在大多数国家，甲醇目前通常由合成气生产，合成气是通过甲烷（天然气的主要成分）的蒸汽重整获得的。[8]然而，要成为一种环保燃料，它需要由可再生原料生产，主要是生物质。由生物质生产的甲醇有时称为生物甲醇[8]。生物甲醇主要通过生物质气化生产。与传统的甲醇生产一样，这生产合成气。在去除副产物硫化氢和二氧化碳后，就可以使用常规方法制备甲醇了[8]。这条路线可以以高达 75% 的效率从生物质中生产可再生甲醇[9]。

还有使用二氧化碳作为原料的生产方法。该方法涉及借助铜基催化剂或铟分子催化剂在高温高压下将二氧化碳与氢气反应[10]。铟分子催化剂所需要的能量显著小于铜基催化剂。[11]

用途

内燃机燃料

由于甲醇的辛烷值高达114，在为甲醇用途开发的发动机中，与汽油相比，它可以实现更高的热效率和功率输出[12]。然而，它的挥发性也较小，燃烧温度也低于汽油，这使得在寒冷天气下启动和预热发动机变得更加困难。其比能量相对较低，约为 17 MJ/kg（而汽油为 34 MJ/kg），这意味着它的燃料消耗高于碳氢化合物燃料[13]。因为它在燃烧时会产生更多的水蒸气和一些酸性副产品，所以发动机部件的磨损可能会增加。它可能含有氯离子等可溶性污染物，这使得它更具腐蚀性[14]。甲醇还具有吸湿性，这意味着它可以吸收大气中的水蒸气[15]。由于吸收的水会稀释甲醇的燃料，并可能导致甲醇-汽油混合物的相分离，因此甲醇燃料容器必须保持密封。

与汽油相比，甲醇对排氣再循環的耐受性更强，从而提高了内燃机的燃油效率。[16]

赛车

基于甲醇的高辛烷值燃料混合物在1930年代的欧洲大奖赛赛车中广泛使用，最成功的一种含有86%甲醇,以及丙酮、硝基苯和醚添加剂。[17]

规则要求纯甲醇用于怪獸卡車、USAC冲刺车和其他土路系列，以及摩托车赛，主要是因为在发生事故时，甲醇不会产生不透明的烟雾。从 1965 年开始，纯甲醇在USAC印地赛车比赛中广泛使用，其中包括印第安納波利斯500。2006年，印第賽車(IRL)与乙醇行业合作，使用10%乙醇和90%甲醇的混合物作为燃料。从2007年开始，IRL改用纯乙醇E100。[18]

海运

2020 年，国际海事组织通过了MSC.1/Circular.1621，将甲醇作为燃料的正确使用和规定编入法典，以应对甲醇在海事和航运业中不断增长的使用[19]。到2023年，快桅、中国远洋海运集团、达飞海运集团等行业主要参与者已订购了约100艘甲醇燃料船。[20][21]

燃料电池

甲醇在燃料电池中用作燃料。通常使用重組式甲醇燃料電池（RMFC）或直接甲醇燃料電池（DMFC）。

消防安全

甲醇比汽油更难点燃，燃烧速度慢约60%。甲醇火灾释放能量的速度约为汽油火灾的20%，从而产生更冷的火焰。这导致火灾的危险性要小得多，并且通过适当的策略更容易控制。与汽油火灾不同，水可以用作甲醇火灾的灭火剂，因为水既可以冷却火，又可以迅速将燃料稀释到保持自燃性的浓度以下。这些事实意味着，甲醇作为一种汽车燃料，比汽油具有很大的安全优势。[22]乙醇也有类似的优势。

由于甲醇蒸气比空气重，除非通风良好，否则它会在地面上或坑中积累。一旦着火，未稀释的甲醇发出的可见光很少，使得在明亮的日光下可能很难看清火势，不能迅速估计其规模。[23]

另见

参考文献

  1. ^ Methanol Wins. National Review. December 2011 [7 June 2022]. 
  2. ^ Technology. Carbon Recycling International. 2011 [11 July 2012]. （原始内容存档于17 June 2013）. 
  3. ^ Biomethanol-from-biogas plant begins operation in Italy | Bioenergy Insight Magazine. www.bioenergy-news.com. 2023-07-18 [2023-08-06] （美国英语）. 
  4. ^ Amsterdam biomethanol plant granted environment permit. 9 May 2023. 
  5. ^ Green methanol key to energy transition net-zero plans. www.spglobal.com. 2022-09-30 [2023-08-06] （英语）. 
  6. ^ Higgins, Marisa. BP Expands Investment in WasteFuel for Bio-Methanol Production. Environment+Energy Leader. 2023-07-07 [2023-08-06] （美国英语）. 
  7. ^ CIB provides $277 loan to Varennes Carbon Recycling project | Biomassmagazine.com. biomassmagazine.com. [2023-08-06] （英语）. 
  8. ^ 8.0 8.1 8.2 Pirola, Carlo; Bozzano, Giulia; Manenti, Flavio, Fossil or Renewable Sources for Methanol Production?需要付费订阅, Methanol (Elsevier), 2018: 53–93 [2024-03-29], ISBN 978-0-444-63903-5, doi:10.1016/b978-0-444-63903-5.00003-0 （英语） 
  9. ^ Renewable Methanol (PDF). [19 May 2021]. 
  10. ^ Narayanan, Raman. Methanol from CO2: a technology and outlook overview. Digital Refining. April 2023 [2024-03-29]. 
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  14. ^ Brinkman, N., Halsall, R., Jorgensen, S.W., & Kirwan, J.E., "The Development Of Improved Fuel Specifications for Methanol (M85) and Ethanol (Ed85), SAE Technical Paper 940764
  15. ^ Frequently Asked Questions about Methanol. Methanex. 2011-09-13 [2013-06-22]. （原始内容存档于2012-10-20）. 
  16. ^ Sileghem, Louis; Van De Ginste, Maarten. Methanol as a Fuel for Modern Spark-Ignition Engines: Efficiency Study (PDF). Department of Flow, Heat and Combustion Mechanics. Ghent University. Ghent, Belgium. 2011-10-21 [2017-04-07]. （原始内容 (PDF)存档于2016-09-10）. The results on the Audi-engine indicate that methanol is more EGR tolerant than gasoline, due to its higher flame speed. An EGR tolerance of 27 % was found when methanol was used. The efficiencies of the methanol-fueled engine obtained with EGR are higher to those obtained with throttled stoichiometric operation. 
  17. ^ Germane, Geoff J. A Technical Review of Automotive Racing Fuels. SAE Transactions. 1985, 94: 867–878. ISSN 0096-736X. 
  18. ^ More About Ethanol 互联网档案馆的存檔，存档日期June 16, 2006，.
  19. ^ INTERIM GUIDELINES FOR THE SAFETY OF SHIPS USING METHYL/ETHYL ALCOHOL AS FUEL (PDF). International Maritime Organization. 7 December 2020. 
  20. ^ Paris, Costas. Methanol Takes Lead in Shipping's Quest for Green Fuel. Wall Street Journal. 2023-02-06 [2023-07-17]. ISSN 0099-9660 （美国英语）. 
  21. ^ Methanol as fuel heads for the mainstream in shipping. 
  22. ^ Machiele, Paul A. Summary of the Fire Safety Impacts of Methanol as a Transportation Fuel. 1 May 1990 [17 May 2025]. 
  23. ^ Dolan, Gregory. Methanol Safe Handling. 2007-12-12 [2011-02-28]. （原始内容存档于2011-07-28）. 
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