甲醇制氢

实现车载制氢是中小型移动质子交换膜燃料电池电源系统商业化的关键。甲醇-水蒸汽重整(MSR)制氢因反应温度低(<250℃)，与质子交换膜燃料电池的运行温度最匹配、出口H2含量高，CO含量低(<1%)，可省去后续处理中水汽置换(WGS)过程以及可利用燃料电池阳极尾气催化燃烧供热来提高效率等优势而受到人们更多的关注。但MSR是强吸热过程，常规固定床反应器采用颗粒催化剂受热质传输的限制而表现为慢反应，且动态响应慢，催化剂床层存在“冷点”问题难以实现等温操作。目前解决上述问题的方法是采用微反应器技术强化传热传质。

工业上利用甲醇制氢有二种途径：甲醇分解、甲醇部分氧化和甲醇蒸汽重整。

甲醇蒸汽重整制氢由于氢收率高(由反应式可以看出其产物的氢气组成可接近75%)，能量利用合理，过程控制简单，便于工业操作而更多地被采用。

甲醇蒸汽重整是吸热反应，可以认为是甲醇分解和一氧化碳变换反应的综合结果。甲醇蒸汽重整制氢工艺工业化多年，经历了多次技术改进，已相当成熟。该过程的典型工艺流程见图1。

甲醇蒸汽重整反应通常在250-300℃，1-5MPa，H20与CH30H摩尔比为1.0-5.0的条件下进行，重整产物气经过变压吸附等净化过程，可得不同规格的氢气产品。

甲醇蒸汽重整过程既可以使用等温反应系统，也可以使用绝热反应系统。等温反应系统采用管式反应器，管壳中充满热载体进行换热，保持恒温反应。在绝热反应系统中，蒸汽与甲醇混合物经过一系列绝热催化剂床层，床层之间配备换热器1。

反应产物净化系统可根据产品质量等级要求选择，变压吸附及膜分离技术是非常实用的气体净化技术。变压吸附净化可获得纯度高于99.99%的氢气产品，依据所使用的不同吸附剂及工艺条件，氢回收率在70%-87%之间变化。溶剂洗涤、CO催化转化、甲烷化等过程均可用于净化氢气。