在光伏發(fā)電過剩時，利用電能電解水制氫，再將氫氣轉(zhuǎn)化為甲醇儲存；在能源需求高峰或光伏發(fā)電不足時，通過甲醇制氫滿足能源需求，實現(xiàn)能源的時空轉(zhuǎn)移和互補利用。內(nèi)容上，本文創(chuàng)新性地對甲醇制氫現(xiàn)場運用中的安全管理與風(fēng)險防控進行了深入研究。

在實際反應(yīng)過程中，甲醇與水蒸氣的混合氣體在一定的溫度（通常為 200 - 300℃）壓力（1 - 5MPa）條件下，通過裝填有催化劑的反應(yīng)器。常見的催化劑有銅基催化劑，其活性中心能夠吸附甲醇和水蒸氣分子，使它們在催化劑表面發(fā)生活化。甲醇分子在催化劑表面發(fā)生裂解，生成一氧化碳和氫氣(rightleftharpoons CO + 2H_{2})。

接著，一氧化碳與水蒸氣發(fā)生水煤氣變換反應(yīng)，(CO + H_{2}Orightleftharpoons CO_{2} + H_{2})，進一步生成氫氣，提高氫的產(chǎn)率。通過控制反應(yīng)溫度、壓力以及原料的摩爾比（(H_{2}O)與(CH_{3}OH\)摩爾比一般為 1.0 - 5.0 ）等條件，可以優(yōu)化反應(yīng)的進行，提高甲醇的轉(zhuǎn)化率和氫氣的選擇性。


甲醇部分氧化制氫的反應(yīng)方程式(CH_{3}OHfrac{1}{2}O_{2}rightleftharpoons 2H_{2} + CO_{2})(Delta H^{0}= - 155kJ/mol)，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。在反應(yīng)過程中，甲醇與適量的氧氣發(fā)生部分氧化反應(yīng)，氧氣的加入量對反應(yīng)的影響至關(guān)重要。

當氧醇比（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。

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、高擴散性和易燃易爆等特性。

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 。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(shè)備的絕熱性能要求。


而甲醇制氫過程中產(chǎn)生的二氧化碳相對純凈，更易于捕集和利用。如果采用可再生能源合成的甲醇作為原料，如利用太陽能、風(fēng)能電解水制氫，再將氫氣與二氧化碳合成甲醇，那么整個甲醇制氫過程可以實現(xiàn)近乎零碳排放，對環(huán)境的友好性顯著提高。