本文采用了多種研究方法，以全面、深入地探究甲醇制氫技術(shù)及其現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用。在案例分析法方面，通過(guò)對(duì)多個(gè)典型甲醇制氫現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用案例進(jìn)行詳細(xì)剖析，包括化工企業(yè)、能源站等不同場(chǎng)景下的甲醇制氫項(xiàng)目，深入了解甲醇制氫技術(shù)在實(shí)際運(yùn)行中的工藝流程、設(shè)備運(yùn)行狀況、制氫成本以及遇到的問(wèn)題與解決方案。

對(duì)比研究法也是本文的重要研究方法之一。將甲醇制氫技術(shù)與其他常見(jiàn)制氫技術(shù)，如水電解制氫、天然氣重整制氫等進(jìn)行多方面對(duì)比。在成本對(duì)比中，綜合考慮原料成本、設(shè)備投資、運(yùn)行維護(hù)成本等因素，分析不同制氫技術(shù)在不同規(guī)模下的成本差異；在技術(shù)性能對(duì)比中，比較各種制氫技術(shù)的氫氣純度、制氫效率、反應(yīng)條件等關(guān)鍵指標(biāo)。


在光伏發(fā)電過(guò)剩時(shí)，利用電能電解水制氫，再將氫氣轉(zhuǎn)化為甲醇儲(chǔ)存；在能源需求高峰或光伏發(fā)電不足時(shí)，通過(guò)甲醇制氫滿足能源需求，實(shí)現(xiàn)能源的時(shí)空轉(zhuǎn)移和互補(bǔ)利用。內(nèi)容上，本文創(chuàng)新性地對(duì)甲醇制氫現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用中的安全管理與風(fēng)險(xiǎn)防控進(jìn)行了深入研究。

甲醇制氫主要通過(guò)甲醇水蒸氣重整、甲醇部分氧化以及甲醇裂解等化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)，這些反應(yīng)在特定的條件下進(jìn)行，各有其特的反應(yīng)機(jī)理和特點(diǎn)。甲醇水蒸氣重整制氫是目前應(yīng)用較為廣泛的一種方法，其反應(yīng)方程式為：(CH_{3}OH + H_{2}O rightleftharpoons 3H_{2} + CO_{2})，(Delta H^{0}= + 131kJ/mol) ，這是一個(gè)吸熱反應(yīng) ，需要外界提供熱量來(lái)推動(dòng)反應(yīng)的進(jìn)行。

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。


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(wú)需外部供熱。

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。