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。
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。
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 。
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(cè)報(bào)警裝置、配備消防設(shè)備等。