甲烷热解产生的氢气大约需要 37.7 千焦/摩尔，与蒸汽甲烷重整相比能耗较低，蒸汽甲烷重整产生的氢气需要 41.4 千焦/摩尔，如果将蒸发水所需的能量计算在内，则高达 63.4 千焦/摩尔。甲烷热解是一种将甲烷分解为氢和固态碳的热分解过程，主要发生在温度高于 700°C 且无催化剂的情况下，以及高于 800°C 且有催化剂的情况下。这一过程是内热式的，也就是说，它会从周围环境中吸收热量来进行。
甲烷热解所需的能量低于甲烷蒸汽转化所需的能量，这主要是因为热解过程中没有水蒸发。在蒸汽转化过程中，水被转化为蒸汽，这需要额外的能量。这一额外步骤使蒸汽转化的总能量需求增加到 63.4 千焦/摩尔氢。
甲烷热解的操作温度较高，催化过程一般在 800°C 以上，热解过程一般在 1000°C 以上，某些使用等离子体火炬的方法温度可高达 2000°C。要克服甲烷 C-H 键的稳定性，并实现显著的反应速率和甲烷转化率，就必须达到这些高温。
尽管温度较高，但甲烷热解被认为比蒸汽转化更节能，因为它可以直接生产氢气和固态碳，而无需蒸发水分。此外，甲烷热解还能显著减少二氧化碳排放量，最高可减少 85% 或更多，这取决于所使用的热源，如可再生电力或燃烧产生的部分氢气。因此，与蒸汽转化等传统方法相比，甲烷热解是一种具有良好前景的制氢替代方法，可减少温室气体排放。
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