對比研究法也是本文的重要研究方法之一。將甲醇制氫技術(shù)與其他常見制氫技術(shù)，如水電解制氫、天然氣重整制氫等進(jìn)行多方面對比。在成本對比中，綜合考慮原料成本、設(shè)備投資、運(yùn)行維護(hù)成本等因素，分析不同制氫技術(shù)在不同規(guī)模下的成本差異；在技術(shù)性能對比中，比較各種制氫技術(shù)的氫氣純度、制氫效率、反應(yīng)條件等關(guān)鍵指標(biāo)。


分析甲醇制氫與其他能源形式，如太陽能、風(fēng)能等可再生能源的耦合方式，以及如何通過能源系統(tǒng)的優(yōu)化配置，實(shí)現(xiàn)能源的利用和可持續(xù)供應(yīng)。例如，研究甲醇制氫與太陽能光伏發(fā)電的結(jié)合。


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(shí)現(xiàn)能源的時空轉(zhuǎn)移和互補(bǔ)利用。內(nèi)容上，本文創(chuàng)新性地對甲醇制氫現(xiàn)場運(yùn)用中的安全管理與風(fēng)險防控進(jìn)行了深入研究。


甲醇制氫主要通過甲醇水蒸氣重整、甲醇部分氧化以及甲醇裂解等化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)，這些反應(yīng)在特定的條件下進(jìn)行，各有其特的反應(yīng)機(jī)理和特點(diǎn)。甲醇水蒸氣重整制氫是目前應(yīng)用較為廣泛的一種方法，其反應(yīng)方程式為：(CH_{3}OH + H_{2}O rightleftharpoons 3H_{2} + CO_{2})，(Delta H^{0}= + 131kJ/mol) ，這是一個吸熱反應(yīng) ，需要外界提供熱量來推動反應(yīng)的進(jìn)行。

在實(shí)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(jìn)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(jìn)行，提高甲醇的轉(zhuǎn)化率和氫氣的選擇性。

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。

該反應(yīng)相對簡單，但由于產(chǎn)物中一氧化碳含量較高，而一氧化碳會對后續(xù)的氫氣應(yīng)用，如燃料電池的使用產(chǎn)生不利影響，因此通常需要對產(chǎn)物進(jìn)行進(jìn)一步的處理，如通過一氧化碳變換反應(yīng)將一氧化碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳和氫氣，以提高氫氣的純度和質(zhì)量 。

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(yùn)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。