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(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 。


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)輸過程中的安全隱患。環(huán)保性上，甲醇制氫過程相對(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。

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 。


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。

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。


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(cè)報(bào)警裝置、配備消防設(shè)備等。