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，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。


同時，在催化劑的作用下，甲醇和氧氣在催化劑表面發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，生成氫氣和二氧化碳。與甲醇水蒸氣重整制氫相比，甲醇部分氧化制氫具有啟動速度快、能量利用等優(yōu)點，但反應(yīng)過程中可能會產(chǎn)生一些副反應(yīng)，如深度氧化反應(yīng)，導(dǎo)致氫氣的選擇性降低。


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。

在實際應(yīng)用中，甲醇裂解制氫常與其他反應(yīng)過程相結(jié)合，形成聯(lián)合制氫工藝，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢，滿足不同場景下對氫氣的需求。與傳統(tǒng)制氫方式相比，甲醇制氫技術(shù)在儲存運輸、環(huán)保性、成本等方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。在儲存運輸方面，氫氣是一種極難儲存和運輸?shù)臍怏w，它具有低密度、高擴(kuò)散性和易燃易爆等特性。


同時，甲醇的蒸汽壓較低，揮發(fā)性相對較小，安全性較高，減少了運輸過程中的安全隱患。環(huán)保性上，甲醇制氫過程相對清潔。以甲醇水蒸氣重整制氫為例，其主要產(chǎn)物為氫氣和二氧化碳，相較于傳統(tǒng)的化石燃料制氫方法，如煤炭氣化制氫，在煤炭氣化過程中，除了產(chǎn)生氫氣和二氧化碳外，還會產(chǎn)生大量的一氧化碳、硫化氫、粉塵等污染物，對環(huán)境造成嚴(yán)重危害。

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，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。

此外，催化劑的活性和選擇性在不同的反應(yīng)條件下波動較大，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，催化劑的性能可能會受到顯著影響，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，還會產(chǎn)生一定量的二氧化碳排放，降低了整個制氫過程的能源效率和環(huán)境友好性 。


在反應(yīng)過程中，還存在著熱量傳遞和利用效率不高的問題。由于反應(yīng)器內(nèi)的溫度分布不均勻，導(dǎo)致部分反應(yīng)區(qū)域的溫度過高或過低，影響了反應(yīng)的進(jìn)行和能量的有效利用。同時，反應(yīng)后的產(chǎn)物氣中含有大量的余熱，若不能有效地回收利用，也會造成能量的浪費。甲醇制氫過程中的安全環(huán)保問題也不容忽視。