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。



同時(shí)，在催化劑的作用下，甲醇和氧氣在催化劑表面發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，生成氫氣和二氧化碳。與甲醇水蒸氣重整制氫相比，甲醇部分氧化制氫具有啟動(dòng)速度快、能量利用等優(yōu)點(diǎn)，但反應(yīng)過程中可能會(huì)產(chǎn)生一些副反應(yīng)，如深度氧化反應(yīng)，導(dǎo)致氫氣的選擇性降低。


因此需要選擇合適的催化劑和優(yōu)化反應(yīng)條件來抑制副反應(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。

傳統(tǒng)的高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫需要將氫氣壓縮至的壓力（通常為 35MPa 或 70MPa），這不僅需要昂貴的壓縮設(shè)備和高壓儲(chǔ)存容器，而且存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn) 。液氫儲(chǔ)存雖然能量密度高，但需要將氫氣冷卻至 - 253℃的低溫，能耗，儲(chǔ)存和運(yùn)輸成本高昂，且對(duì)儲(chǔ)存設(shè)備的絕熱性能要求。


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)輸過程中的安全隱患。環(huán)保性上，甲醇制氫過程相對(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。

而甲醇制氫過程中產(chǎn)生的二氧化碳相對(duì)純凈，更易于捕集和利用。如果采用可再生能源合成的甲醇作為原料，如利用太陽能、風(fēng)能電解水制氫，再將氫氣與二氧化碳合成甲醇，那么整個(gè)甲醇制氫過程可以實(shí)現(xiàn)近乎零碳排放，對(duì)環(huán)境的友好性顯著提高。

目前，我國甲醇產(chǎn)能世界前列，煤炭、天然氣等化石能源均可作為甲醇的生產(chǎn)原料，使得甲醇的供應(yīng)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(jià)在制氫成本中占比高達(dá) 70% - 80%，導(dǎo)致制氫成本居高不下 。


此外，催化劑的活性和選擇性在不同的反應(yīng)條件下波動(dòng)較大，難以在寬范圍的操作條件下保持穩(wěn)定的性能。當(dāng)反應(yīng)溫度、壓力或原料組成發(fā)生變化時(shí)，催化劑的性能可能會(huì)受到顯著影響，導(dǎo)致甲醇轉(zhuǎn)化率和氫氣選擇性下降。


此外，甲醇制氫過程中會(huì)產(chǎn)生一定量的二氧化碳排放，雖然相較于傳統(tǒng)的化石燃料制氫方法，其二氧化碳排放量相對(duì)較低，但在全球?qū)μ寂欧乓笕找鎳?yán)格的背景下，如何進(jìn)一步降低甲醇制氫過程中的碳排放，實(shí)現(xiàn)低碳甚至零碳制氫，也是該技術(shù)面臨的重要挑戰(zhàn)之一 。