甲醇部分氧化制氫的反應(yīng)方程式(CH_{3}OHfrac{1}{2}O_{2}rightleftharpoons 2H_{2} + CO_{2})(Delta H^{0}= - 155kJ/mol)，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。在反應(yīng)過(guò)程中，甲醇與適量的氧氣發(fā)生部分氧化反應(yīng)，氧氣的加入量對(duì)反應(yīng)的影響至關(guān)重要。



因此需要選擇合適的催化劑和優(yōu)化反應(yīng)條件來(lái)抑制副反應(yīng)的發(fā)生。甲醇裂解制氫的反應(yīng)方程式為CH_{3}OHrightleftharpoons CO + 2H_{2})，Delta H^{0}= + 90.7kJ/mol)，同樣是吸熱反應(yīng)。在高溫和催化劑的作用下，甲醇分子中的化學(xué)鍵斷裂，分解為一氧化碳和氫氣。

在實(shí)際應(yīng)用中，甲醇裂解制氫常與其他反應(yīng)過(guò)程相結(jié)合，形成聯(lián)合制氫工藝，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，滿足不同場(chǎng)景下對(duì)氫氣的需求。與傳統(tǒng)制氫方式相比，甲醇制氫技術(shù)在儲(chǔ)存運(yùn)輸、環(huán)保性、成本等方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。在儲(chǔ)存運(yùn)輸方面，氫氣是一種極難儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)臍怏w，它具有低密度、高擴(kuò)散性和易燃易爆等特性。


相比之下，甲醇在常溫常壓下為液體，其密度約為 0.79g/cm3 ，便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸。它可以利用現(xiàn)有的液體燃料儲(chǔ)存和運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施，如油罐車(chē)、管道等，大大降低了儲(chǔ)存和運(yùn)輸成本。

同時(shí)，甲醇的蒸汽壓較低，揮發(fā)性相對(duì)較小，安全性較高，減少了運(yùn)輸過(guò)程中的安全隱患。環(huán)保性上，甲醇制氫過(guò)程相對(duì)清潔。以甲醇水蒸氣重整制氫為例，其主要產(chǎn)物為氫氣和二氧化碳，相較于傳統(tǒng)的化石燃料制氫方法，如煤炭氣化制氫，在煤炭氣化過(guò)程中，除了產(chǎn)生氫氣和二氧化碳外，還會(huì)產(chǎn)生大量的一氧化碳、硫化氫、粉塵等污染物，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重危害。

此外，甲醇制氫過(guò)程中不產(chǎn)生氮氧化物、硫化物等有害氣體，減少了對(duì)大氣環(huán)境的污染，有助于改善空氣質(zhì)量。從成本角度分析，甲醇制氫具有一定的成本優(yōu)勢(shì)。在原料成本方面，甲醇的生產(chǎn)技術(shù)成熟，來(lái)源廣泛，價(jià)格相對(duì)穩(wěn)定。

同時(shí)，甲醇制氫裝置的運(yùn)行維護(hù)成本也相對(duì)較低，其反應(yīng)條件相對(duì)溫和，對(duì)設(shè)備的材質(zhì)和耐高溫、高壓性能要求不像某些傳統(tǒng)制氫技術(shù)那么苛刻，降低了設(shè)備的維護(hù)難度和成本。甲醇制氫技術(shù)在儲(chǔ)存運(yùn)輸、環(huán)保性和成本等方面的優(yōu)勢(shì)，使其成為一種潛力的制氫技術(shù)，有望在未來(lái)的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮重要作用。


例如，銅基催化劑的抗中毒能力較弱，對(duì)原料中的硫、氯等雜質(zhì)較為敏感。當(dāng)原料中含有微量的硫、氯時(shí)，這些雜質(zhì)會(huì)吸附在催化劑的活性中心上，導(dǎo)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(yùn)行 。即使在正常操作條件下，銅基催化劑的使用壽命也相對(duì)較短，一般為 1 - 3 年，這就需要頻繁更換催化劑，增加了生產(chǎn)成本和維護(hù)工作量。

能量效率是甲醇制氫技術(shù)面臨的另一大挑戰(zhàn)。甲醇水蒸氣重整制氫是吸熱反應(yīng)，需要外界提供大量的熱量來(lái)維持反應(yīng)的進(jìn)行。在傳統(tǒng)的甲醇制氫工藝中，通常采用燃燒化石燃料來(lái)提供熱量，這不僅增加了能源消耗和生產(chǎn)成本，還會(huì)產(chǎn)生一定量的二氧化碳排放，降低了整個(gè)制氫過(guò)程的能源效率和環(huán)境友好性 。