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。
盡管甲醇制氫技術(shù)具備諸多優(yōu)勢(shì),但在實(shí)際應(yīng)用中,仍面臨著催化劑性能、能量效率以及安全環(huán)保等方面的挑戰(zhàn)。在催化劑性能方面,目前廣泛使用的銅基催化劑雖然在甲醇水蒸氣重整制氫反應(yīng)中表現(xiàn)出較好的活性和選擇性,但仍存在一些問題。
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。
能量效率是甲醇制氫技術(shù)面臨的另一大挑戰(zhàn)。甲醇水蒸氣重整制氫是吸熱反應(yīng),需要外界提供大量的熱量來維持反應(yīng)的進(jìn)行。在傳統(tǒng)的甲醇制氫工藝中,通常采用燃燒化石燃料來提供熱量,這不僅增加了能源消耗和生產(chǎn)成本,還會(huì)產(chǎn)生一定量的二氧化碳排放,降低了整個(gè)制氫過程的能源效率和環(huán)境友好性 。
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 。