同時,在催化劑的作用下,甲醇和氧氣在催化劑表面發生復雜的化學反應,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速度快、能量利用等優點,但反應過程中可能會產生一些副反應,如深度氧化反應,導致氫氣的選擇性降低。
該反應相對簡單,但由于產物中一氧化碳含量較高,而一氧化碳會對后續的氫氣應用,如燃料電池的使用產生不利影響,因此通常需要對產物進行進一步的處理,如通過一氧化碳變換反應將一氧化碳轉化為二氧化碳和氫氣,以提高氫氣的純度和質量 。
相比之下,甲醇在常溫常壓下為液體,其密度約為 0.79g/cm3 ,便于儲存和運輸。它可以利用現有的液體燃料儲存和運輸基礎設施,如油罐車、管道等,大大降低了儲存和運輸成本。
同時,甲醇制氫裝置的運行維護成本也相對較低,其反應條件相對溫和,對設備的材質和耐高溫、高壓性能要求不像某些傳統制氫技術那么苛刻,降低了設備的維護難度和成本。甲醇制氫技術在儲存運輸、環保性和成本等方面的優勢,使其成為一種潛力的制氫技術,有望在未來的氫能產業發展中發揮重要作用。
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。
在反應過程中,還存在著熱量傳遞和利用效率不高的問題。由于反應器內的溫度分布不均勻,導致部分反應區域的溫度過高或過低,影響了反應的進行和能量的有效利用。同時,反應后的產物氣中含有大量的余熱,若不能有效地回收利用,也會造成能量的浪費。甲醇制氫過程中的安全環保問題也不容忽視。