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。
該反應(yīng)相對簡單,但由于產(chǎn)物中一氧化碳含量較高,而一氧化碳會對后續(xù)的氫氣應(yīng)用,如燃料電池的使用產(chǎn)生不利影響,因此通常需要對產(chǎn)物進(jìn)行進(jìn)一步的處理,如通過一氧化碳變換反應(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)備和高壓儲存容器,而且存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn) 。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(yùn)輸成本高昂,且對儲存設(shè)備的絕熱性能要求。
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 。
盡管甲醇制氫技術(shù)具備諸多優(yōu)勢,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。
例如,銅基催化劑的抗中毒能力較弱,對原料中的硫、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。