综述：甲醇与甲酸作为氢载体的比较：从获取到利用

这篇综述系统比较了甲酸（FA）和甲醇作为氢能载体的物理化学特性、电催化CO2还原制备技术、直接燃料电池（DFAFCs/DMFCs）的经济可行性及产业化前景，为碳中和目标下氢能存储与运输提供了创新解决方案。

　　

基本理化性质
甲酸（FA）和甲醇作为液态氢载体，克服了气态氢低体积能量密度（1 kg氢气达12350 L）、易泄漏等缺陷。甲醇年产量达9800万吨，传统制备依赖化石燃料；而甲酸主要通过甲基甲酸酯法生产，存在高污染问题。两者在氢密度（FA：4.4 wt%，甲醇：12.6 wt%）和稳定性上表现优异，成为C1化学中关键氢源。

电催化CO₂还原分析
通过电催化将CO₂转化为绿色FA/甲醇是研究热点。铜基催化剂在甲醇合成中展现高选择性，而铋/锡基材料更适用于甲酸生成。中国2018年甲酸产量达50.2万吨，但传统工艺存在废水污染。电催化路径通过调控pH值、电位等参数，可实现80%以上的法拉第效率，但规模化仍需解决催化剂寿命问题。

技术经济分析
对比传统氢氧燃料电池（HOFCs），DFAFCs和DMFCs在安全性（避免高压储氢）和成本（运输能耗降低30%）上更具优势。实验数据显示，DFAFCs功率密度达120 mW/cm²，但膜电极组件（MEA）的铂载量仍是降本关键。甲醇因更高氢密度，在船舶动力等领域应用潜力显著。

应用技术开发现状
质子交换膜燃料电池（PEMFCs）面临成本高（铂催化剂占比40%）、寿命短（<5000小时）等挑战。突破方向包括非贵金属催化剂开发、3D打印流场板技术等。日本丰田等企业已实现DMFCs在便携设备中的商用，而FA基系统仍处于中试阶段。

总结与展望
将CO₂电催化转化为FA/甲醇，再通过燃料电池释氢，形成“碳循环-氢经济”闭环。未来需优化电合成工艺（如脉冲电解提升产率）、开发抗毒化阳极催化剂（如Pd-Ag合金），并建立全生命周期成本模型。中国广东等地的基金支持（如项目2021CX02L365）正推动该技术从实验室走向产业化。