本文采用了多種研究方法，以全面、深入地探究甲醇制氫技術(shù)及其現(xiàn)場運用。在案例分析法方面，通過對多個典型甲醇制氫現(xiàn)場應(yīng)用案例進行詳細剖析，包括化工企業(yè)、能源站等不同場景下的甲醇制氫項目，深入了解甲醇制氫技術(shù)在實際運行中的工藝流程、設(shè)備運行狀況、制氫成本以及遇到的問題與解決方案。


分析甲醇制氫與其他能源形式，如太陽能、風能等可再生能源的耦合方式，以及如何通過能源系統(tǒng)的優(yōu)化配置，實現(xiàn)能源的利用和可持續(xù)供應(yīng)。例如，研究甲醇制氫與太陽能光伏發(fā)電的結(jié)合。

在光伏發(fā)電過剩時，利用電能電解水制氫，再將氫氣轉(zhuǎn)化為甲醇儲存；在能源需求高峰或光伏發(fā)電不足時，通過甲醇制氫滿足能源需求，實現(xiàn)能源的時空轉(zhuǎn)移和互補利用。內(nèi)容上，本文創(chuàng)新性地對甲醇制氫現(xiàn)場運用中的安全管理與風險防控進行了深入研究。

甲醇制氫主要通過甲醇水蒸氣重整、甲醇部分氧化以及甲醇裂解等化學(xué)反應(yīng)實現(xiàn)，這些反應(yīng)在特定的條件下進行，各有其特的反應(yīng)機理和特點。甲醇水蒸氣重整制氫是目前應(yīng)用較為廣泛的一種方法，其反應(yīng)方程式為：(CH_{3}OH + H_{2}O rightleftharpoons 3H_{2} + CO_{2})，(Delta H^{0}= + 131kJ/mol) ，這是一個吸熱反應(yīng) ，需要外界提供熱量來推動反應(yīng)的進行。

接著，一氧化碳與水蒸氣發(fā)生水煤氣變換反應(yīng)，(CO + H_{2}Orightleftharpoons CO_{2} + H_{2})，進一步生成氫氣，提高氫的產(chǎn)率。通過控制反應(yīng)溫度、壓力以及原料的摩爾比（(H_{2}O)與(CH_{3}OH\)摩爾比一般為 1.0 - 5.0 ）等條件，可以優(yōu)化反應(yīng)的進行，提高甲醇的轉(zhuǎn)化率和氫氣的選擇性。


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)，氧氣的加入量對反應(yīng)的影響至關(guān)重要。

當氧醇比（氧氣與甲醇的物質(zhì)的量之比）控制在合適的范圍內(nèi)時，部分甲醇被氧化釋放出熱量，這些熱量可以為反應(yīng)體系提供能量，維持反應(yīng)的進行，無需外部供熱。

該反應(yīng)相對簡單，但由于產(chǎn)物中一氧化碳含量較高，而一氧化碳會對后續(xù)的氫氣應(yīng)用，如燃料電池的使用產(chǎn)生不利影響，因此通常需要對產(chǎn)物進行進一步的處理，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 。

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(shè)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(shè)備的絕熱性能要求。