甲醇部分氧化制氢的反应方程式(CH_{3}OHfrac{1}{2}O_{2}rightleftharpoons 2H_{2} + CO_{2})(Delta H^{0}= - 155kJ/mol),该反应为放热反应。在反应过程中,甲醇与适量的氧气发生部分氧化反应,氧气的加入量对反应的影响至关重要。
当氧醇比(氧气与甲醇的物质的量之比)控制在合适的范围内时,部分甲醇被氧化释放出热量,这些热量可以为反应体系提供能量,维持反应的进行,无需外部供热。
同时,在催化剂的作用下,甲醇和氧气在催化剂表面发生复杂的化学反应,生成氢气和二氧化碳。与甲醇水蒸气重整制氢相比,甲醇部分氧化制氢具有启动速度快、能量利用等优点,但反应过程中可能会产生一些副反应,如深度氧化反应,导致氢气的选择性降低。
该反应相对简单,但由于产物中一氧化碳含量较高,而一氧化碳会对后续的氢气应用,如燃料电池的使用产生不利影响,因此通常需要对产物进行进一步的处理,如通过一氧化碳变换反应将一氧化碳转化为二氧化碳和氢气,以提高氢气的纯度和质量 。
此外,甲醇制氢过程中不产生氮氧化物、硫化物等有害气体,减少了对大气环境的污染,有助于改善空气质量。从成本角度分析,甲醇制氢具有一定的成本优势。在原料成本方面,甲醇的生产技术成熟,来源广泛,价格相对稳定。
在设备投资方面,甲醇制氢装置的规模可根据实际需求灵活调整,从小型的分布式制氢装置到大型的工业制氢工厂均可实现。对于中小规模的用氢需求,甲醇制氢设备的投资相对较低,建设周期短,能够快速满足用户的需求。