甲烷制备高纯度氢气的实验研究

对甲烷制备可供质子交换膜燃料电池(PEMFC)用的高纯度氢气进行了实验研究,得出了不同蒸汽/碳比值时甲烷的转化率、不同过量空气系数对制备气体成分的影响、不同压差时氢气在选择性膜中的渗透率以及不同系统压力对氢气反应焓的影响规律.研究结果表明,在蒸汽与甲烷中的碳比例一定时,蒸汽重整反应器内的反应速率和它出口处CO的浓度,随甲烷的流量的增加而提高.提高甲烷蒸汽重整系统的工作温度和压力,可以提高甲烷的转化率,在S/C比值不变的情况下,仅提高温度可提高甲烷的转化率约10%;而将工作压力由0.1MPa提高到0.6MPa,甲烷的转化率提高约21%.甲烷的理论转化率为84.6%,本文实验研究中的最大实际转化率为78.03%,实验研究系统的系统完善度为92.23%,说明该系统还有待完善之处,还可以进一步提高甲烷的转化率.增大PEMFC中选择性膜两侧的压差或提高氢气的纯度,均利于提高氢气混合物的渗透率.该研究为制备符合PEMFC使用条件的氢气提供了可靠依据,同时为综合利用煤层气提供了新的途径.