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。

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(diǎn)，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。


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。

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(shí)現(xiàn)近乎零碳排放，對環(huán)境的友好性顯著提高。