該反應相對簡單,但由于產物中一氧化碳含量較高,而一氧化碳會對后續(xù)的氫氣應用,如燃料電池的使用產生不利影響,因此通常需要對產物進行進一步的處理,如通過一氧化碳變換反應將一氧化碳轉化為二氧化碳和氫氣,以提高氫氣的純度和質量 。
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備和高壓儲存容器,而且存在較大的安全風險 。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,儲存和運輸成本高昂,且對儲存設備的絕熱性能要求。
在設備投資方面,甲醇制氫裝置的規(guī)??筛鶕?jù)實際需求靈活調整,從小型的分布式制氫裝置到大型的工業(yè)制氫工廠均可實現(xiàn)。對于中小規(guī)模的用氫需求,甲醇制氫設備的投資相對較低,建設周期短,能夠快速滿足用戶的需求。
盡管甲醇制氫技術具備諸多優(yōu)勢,但在實際應用中,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。當反應溫度、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,導致甲醇轉化率和氫氣選擇性下降。
能量效率是甲醇制氫技術面臨的另一大挑戰(zhàn)。甲醇水蒸氣重整制氫是吸熱反應,需要外界提供大量的熱量來維持反應的進行。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成本,還會產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 。