发布时间：2026-07-30

文章标题：【科学研究】课题组甲烷热化学制氢与分离研究方向成果发表在国际期刊Energy(IF:10.1)

内容：

X.Y. Tang, J.C. Li, Z.B. Liu, S.S. Xia, W.W. Yang*, Y.L. He, Enhancing hydrogen production from methane steam reforming using a palladium-based membrane reactor inserted with triple-helix structure, Energy, 344(2026)140143. 

  本工作聚焦于清洁制氢与反应过程强化领域，针对甲烷蒸汽重整制氢反应中传统膜反应器（MR）存在的浓差极化这一关键瓶颈，设计了一种内置三螺旋结构的增强型膜反应器（I-MR）。通过实验测试与理论极限分析，对比了常规反应器、初始膜反应器及I-MR的性能差异。核心创新在于，三螺旋插入件通过诱导流场扰动和径向混合，有效促进了催化床层区氢气向膜表面的快速迁移与再分布，显著削弱了浓差极化层，从而突破了传质限制。在400-500 ℃下I-MR的甲烷转化率较常规反应器提升27.1%-75.8%，且较初始膜反应器平均提高19.5%；此外，I-MR可以反应温度降低约199 ℃的温和条件（即500℃）实现相当于传统反应器700 ℃时的转化水平，也较原始膜反应器降低52.6 ℃，极大降低了能耗。该研究不仅揭示了流场结构设计对热化学制氢膜反应器性能的重要影响机制，更为低温高效制氢和反应-分离一体化技术提供了新路径，契合我国双碳目标下对分布式制氢、低能耗氢能系统的迫切需求，展现了膜反应器从实验室走向实际应用的重要性能潜力。