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在實際反應過程中，甲醇與水蒸氣的混合氣體在一定的溫度（通常為 200 - 300℃）壓力（1 - 5MPa）條件下，通過裝填有催化劑的反應器。常見的催化劑有銅基催化劑，其活性中心能夠吸附甲醇和水蒸氣分子，使它們在催化劑表面發生活化。甲醇分子在催化劑表面發生裂解，生成一氧化碳和氫氣(rightleftharpoons CO + 2H_{2})。
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 。
在實際應用中，甲醇裂解制氫常與其他反應過程相結合，形成聯合制氫工藝，以充分發揮其優勢，滿足不同場景下對氫氣的需求。與傳統制氫方式相比，甲醇制氫技術在儲存運輸、環保性、成本等方面展現出顯著優勢。在儲存運輸方面，氫氣是一種極難儲存和運輸的氣體，它具有低密度、高擴散性和易燃易爆等特性。
傳統的高壓氣態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，且對儲存設備的絕熱性能要求。
此外，甲醇制氫過程中不產生氮氧化物、硫化物等有害氣體，減少了對大氣環境的污染，有助于改善空氣質量。從成本角度分析，甲醇制氫具有一定的成本優勢。在原料成本方面，甲醇的生產技術成熟，來源廣泛，價格相對穩定。
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