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反應實現(xiàn)，這些反應在特定的條件下進行，各有其特的反應機理和特點。甲醇水蒸氣重整制氫是目前應用較為廣泛的一種方法，其反應方程式為：(CH_{3}OH + H_{2}O rightleftharpoons 3H_{2} + CO_{2})，(Delta H^{0}= + 131kJ/mol) ，這是一個吸熱反應 ，需要外界提供熱量來推動反應的進行。

在實際反應過程中，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，(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)化反應的進行，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)生復雜的化學反應，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，但反應過程中可能會產(chǎn)生一些副反應，如深度氧化反應，導致氫氣的選擇性降低。

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。


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。