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。



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

傳統(tǒng)的高壓氣態(tài)儲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備和高壓儲存容器，而且存在較大的安全風險 。液氫儲存雖然能量密度高，但需要將氫氣冷卻至 - 253℃的低溫，能耗，儲存和運輸成本高昂，且對儲存設備的絕熱性能要求。


同時，甲醇的蒸汽壓較低，揮發(fā)性相對較小，安全性較高，減少了運輸過程中的安全隱患。環(huán)保性上，甲醇制氫過程相對清潔。以甲醇水蒸氣重整制氫為例，其主要產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，除了產生氫氣和二氧化碳外，還會產生大量的一氧化碳、硫化氫、粉塵等污染物，對環(huán)境造成嚴重危害。

而甲醇制氫過程中產生的二氧化碳相對純凈，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、風能電解水制氫，再將氫氣與二氧化碳合成甲醇，那么整個甲醇制氫過程可以實現(xiàn)近乎零碳排放，對環(huán)境的友好性顯著提高。

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。

盡管甲醇制氫技術具備諸多優(yōu)勢，但在實際應用中，仍面臨著催化劑性能、能量效率以及安全環(huán)保等方面的挑戰(zhàn)。在催化劑性能方面，目前廣泛使用的銅基催化劑雖然在甲醇水蒸氣重整制氫反應中表現(xiàn)出較好的活性和選擇性，但仍存在一些問題。

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，甲醇制氫過程中會產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較低，但在全球對碳排放要求日益嚴格的背景下，如何進一步降低甲醇制氫過程中的碳排放，實現(xiàn)低碳甚至零碳制氫，也是該技術面臨的重要挑戰(zhàn)之一 。