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。


該反應(yīng)相對(duì)簡單，但由于產(chǎn)物中一氧化碳含量較高，而一氧化碳會(huì)對(duì)后續(xù)的氫氣應(yīng)用，如燃料電池的使用產(chǎn)生不利影響，因此通常需要對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行進(jìn)一步的處理，如通過一氧化碳變換反應(yīng)將一氧化碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳和氫氣，以提高氫氣的純度和質(zhì)量 。


在實(shí)際應(yīng)用中，甲醇裂解制氫常與其他反應(yīng)過程相結(jié)合，形成聯(lián)合制氫工藝，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢，滿足不同場景下對(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。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。


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 。


在設(shè)備投資方面，甲醇制氫裝置的規(guī)模可根據(jù)實(shí)際需求靈活調(diào)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(shí)現(xiàn)。對(duì)于中小規(guī)模的用氫需求，甲醇制氫設(shè)備的投資相對(duì)較低，建設(shè)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(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)制氫過程的能源效率和環(huán)境友好性 。


甲醇是一種有毒、易燃的化學(xué)品，在儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用過程中存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。如果發(fā)生泄漏，甲醇可能會(huì)對(duì)人體造成中毒危害，同時(shí)也容易引發(fā)火災(zāi)和爆炸事故。在甲醇制氫裝置的運(yùn)行過程中，需要嚴(yán)格控制甲醇的泄漏，并采取有效的安全措施，如設(shè)置泄漏檢測報(bào)警裝置、配備消防設(shè)備等。


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 。