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。
在設(shè)備投資方面,甲醇制氫裝置的規(guī)??筛鶕?jù)實(shí)際需求靈活調(diào)整,從小型的分布式制氫裝置到大型的工業(yè)制氫工廠均可實(shí)現(xiàn)。對(duì)于中小規(guī)模的用氫需求,甲醇制氫設(shè)備的投資相對(duì)較低,建設(shè)周期短,能夠快速滿足用戶的需求。
同時(shí),甲醇制氫裝置的運(yùn)行維護(hù)成本也相對(duì)較低,其反應(yīng)條件相對(duì)溫和,對(duì)設(shè)備的材質(zhì)和耐高溫、高壓性能要求不像某些傳統(tǒng)制氫技術(shù)那么苛刻,降低了設(shè)備的維護(hù)難度和成本。甲醇制氫技術(shù)在儲(chǔ)存運(yùn)輸、環(huán)保性和成本等方面的優(yōu)勢,使其成為一種潛力的制氫技術(shù),有望在未來的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮重要作用。
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。
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)置泄漏檢測報(bào)警裝置、配備消防設(shè)備等。
此外,甲醇制氫過程中會(huì)產(chǎn)生一定量的二氧化碳排放,雖然相較于傳統(tǒng)的化石燃料制氫方法,其二氧化碳排放量相對(duì)較低,但在全球?qū)μ寂欧乓笕找鎳?yán)格的背景下,如何進(jìn)一步降低甲醇制氫過程中的碳排放,實(shí)現(xiàn)低碳甚至零碳制氫,也是該技術(shù)面臨的重要挑戰(zhàn)之一 。