甲醇部分氧化制氫的反應方程式(CH_{3}OHfrac{1}{2}O_{2}rightleftharpoons 2H_{2} + CO_{2})(Delta H^{0}= - 155kJ/mol),該反應為放熱反應。在反應過程中,甲醇與適量的氧氣發(fā)生部分氧化反應,氧氣的加入量對反應的影響至關重要。
當氧醇比(氧氣與甲醇的物質的量之比)控制在合適的范圍內時,部分甲醇被氧化釋放出熱量,這些熱量可以為反應體系提供能量,維持反應的進行,無需外部供熱。
目前,我國甲醇產能世界前列,煤炭、天然氣等化石能源均可作為甲醇的生產原料,使得甲醇的供應充足且成本可控。而傳統(tǒng)的水電解制氫,由于其耗電量,電價在制氫成本中占比高達 70% - 80%,導致制氫成本居高不下 。
在設備投資方面,甲醇制氫裝置的規(guī)??筛鶕?jù)實際需求靈活調整,從小型的分布式制氫裝置到大型的工業(yè)制氫工廠均可實現(xiàn)。對于中小規(guī)模的用氫需求,甲醇制氫設備的投資相對較低,建設周期短,能夠快速滿足用戶的需求。
例如,銅基催化劑的抗中毒能力較弱,對原料中的硫、氯等雜質較為敏感。當原料中含有微量的硫、氯時,這些雜質會吸附在催化劑的活性中心上,導致催化劑活性下降,甚至失活,從而影響甲醇制氫裝置的穩(wěn)定運行 。即使在正常操作條件下,銅基催化劑的使用壽命也相對較短,一般為 1 - 3 年,這就需要頻繁更換催化劑,增加了生產成本和維護工作量。
此外,催化劑的活性和選擇性在不同的反應條件下波動較大,難以在寬范圍的操作條件下保持穩(wěn)定的性能。當反應溫度、壓力或原料組成發(fā)生變化時,催化劑的性能可能會受到顯著影響,導致甲醇轉化率和氫氣選擇性下降。