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。


該反應(yīng)相對(duì)簡(jiǎn)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(guò)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(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(guò)程中的安全隱患。環(huán)保性上，甲醇制氫過(guò)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(guò)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。

此外，甲醇制氫過(guò)程中不產(chǎn)生氮氧化物、硫化物等有害氣體，減少了對(duì)大氣環(huán)境的污染，有助于改善空氣質(zhì)量。從成本角度分析，甲醇制氫具有一定的成本優(yōu)勢(shì)。在原料成本方面，甲醇的生產(chǎn)技術(shù)成熟，來(lái)源廣泛，價(jià)格相對(duì)穩(wěn)定。

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。

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。