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。



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(guò)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。


盡管甲醇制氫技術(shù)具備諸多優(yōu)勢(shì)，但在實(shí)際應(yīng)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(yīng)中表現(xiàn)出較好的活性和選擇性，但仍存在一些問(wèn)題。

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。


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 。


此外，甲醇制氫過(guò)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(guò)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 。