當(dāng)氧醇比(氧氣與甲醇的物質(zhì)的量之比)控制在合適的范圍內(nèi)時(shí),部分甲醇被氧化釋放出熱量,這些熱量可以為反應(yīng)體系提供能量,維持反應(yīng)的進(jìn)行,無需外部供熱。
因此需要選擇合適的催化劑和優(yōu)化反應(yīng)條件來抑制副反應(yīng)的發(fā)生。甲醇裂解制氫的反應(yīng)方程式為CH_{3}OHrightleftharpoons CO + 2H_{2}),Delta H^{0}= + 90.7kJ/mol),同樣是吸熱反應(yīng)。在高溫和催化劑的作用下,甲醇分子中的化學(xué)鍵斷裂,分解為一氧化碳和氫氣。
此外,甲醇制氫過程中不產(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。在原料成本方面,甲醇的生產(chǎn)技術(shù)成熟,來源廣泛,價(jià)格相對(duì)穩(wěn)定。
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 。
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。
在反應(yīng)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(yīng)器內(nèi)的溫度分布不均勻,導(dǎo)致部分反應(yīng)區(qū)域的溫度過高或過低,影響了反應(yīng)的進(jìn)行和能量的有效利用。同時(shí),反應(yīng)后的產(chǎn)物氣中含有大量的余熱,若不能有效地回收利用,也會(huì)造成能量的浪費(fèi)。甲醇制氫過程中的安全環(huán)保問題也不容忽視。