當今我們處在一個能源使用便利的時代，石化燃料(石油、天然 氣與煤炭)目前占全球使用能源總量的百分之八十五以上，依照現行 能源消耗速率預估全世界石油蘊藏量只可再開採四十年，天然氣約可 再開採六十年，煤炭可開採二百年左右1。「溫室效應」造成全球氣候 的反常以及近年來南北極冰層面積逐年減少，引起了各國對於環保議 題和替代能源的重視。而甲醇就是最有可能的替代能源之一。從取得 方式來說，甲醇的製備是非常容易的。利用木材去提煉或是藉由化學 反應合成，都可以產生量多質精的甲醇。下列的化學反應式是最常使 用的甲醇製備方法：
CO + 2 H2 ZnO, Cr2O3 CH3OH
此反應可以達到60 %以上的轉換效率。就燃燒效率而言，甲醇比起 石化燃料毫不遜色。然而使用甲醇作為燃料最為人詬病的一點，就是 它燃燒後會產生有毒的甲醛。所以要使用甲醇作為新興能源，抑制甲 醛的產生是急需克服的一項難題。然而要抑制甲醛的產生我們必需從 研究甲醇熱解的機制開始。
甲醇已被認為可以作為一個可再生能源，其熱解和燃燒反應機制 和動力學因此極為重要的。一般相信甲醇的熱解至少有以下六種反應
途徑：
△H(kcal mol-1)
CH3OH + M → CH3 + OH + M 91.9 (1)
→ 1CH2 + H2O + M 90.3 (2)
→ CH2OH/CH3O + H + M 96.2 (3)
→ CH2O + H2 + M 18.1 (4)
→ cis-HCOH + H2 +M 74.8 (5)
→ trans-HCOH+H2+M 70.5 (6)
雖然已有一些甲醇熱解實驗結果的發表2,3,16-23,29，但是對於反應 數率常數和反應機制仍然有待探討，主要困難在於評斷次級反應的貢 獻。甲醇主要燃燒反應途徑是反應(1)，但有些研究認為反應(2)也不 可忽略。在有些研究團隊指出氫原子的直接產生從反應(3)中 C-H 鍵 的斷鍵是較次要的2, 3，但是某些實驗研究卻認為反應(3)在甲醇熱解 反應也很重要4, 5 。
本實驗室使用之衝擊波管-原子共振吸收系統，氫原子的偵測極 限極佳，可達1011 atom /cm3。因此，可測量直接由反應(3)所產生氫 原子，並已藉由進行低濃度(1 ppm) 的甲醇熱解實驗 6，得到溫度在 1660-2050 K 時，k3/ktotal 分支比少於 3%。然而產生 CH3、OH、
CH O/CH OH 和 1CH 等各種自由基的途徑(1)、(2)，則是藉由加入大
量H2來進行6或是在較高濃度(100-1000 ppm)之甲醇熱解實驗中加以 研究，進而得到更清楚的甲醇熱解反應機制。
在這次項研究中，我們納入之前研究中所使用的簡單反應機制,
並結合GRI 3.0 的反應機制,一併應用於高濃度(100-1000ppm)甲醇熱 解實驗結果之模擬,以期待得到更準確之結果。
圖(1-1)所示為各研究組報導之甲醇熱解反應速率，可見實驗與理 論計算仍有不符之處，尚待進一步研究釐清。因此，本實驗室利用衝 擊波管結合氫原子共振吸收法(ARAS)來研究甲醇熱解時氫原子的濃 度變化，以提供模擬重要的數據。
圖(1-1)：各實驗組及理論計算所得之甲醇熱解總反應速率常數 kt之 Arrhenius 圖。
1E-19 1E-18 1E-17 1E-16 1E-15 1E-14 1E-13 1E-12
3.5 4.5 5.5 6.5 7.5
kt/cm3 molecule-1 s-1
10000K/T
Ref.18
Ref.19
Ref.2
Ref16.17
Ref.22
Ref.20
Ref.3
Ref.21
Ref.23