氢能具有能量密度高和温室气体排放量少的特点,是一种很有潜力的替代燃料。燃料电池技术是一种高效利用氢能的技术,在汽车、船舶等可移动设备上具有很大的应用前景,目前氢燃料电池中的供氢问题制约了氢能和燃料电池的广泛应用。运用甲醇蒸汽重整进行现场制氢成为有效解决上述问题的途径之一,然而反应物的均匀分配对微通道反应器内制氢性能具有重要影响,本课题针对一种新型歧管结构的微通道反应器进行甲醇蒸汽重整制氢性能的研究。反应物流量的均匀分配有利于提高反应器的传热传质特性,从而影响甲醇蒸汽制氢反应的性能。在制氢反应器中引入新型树状歧管进口结构,对不同级数的歧管结构进行流量分配均匀性实验,与数值模拟结果对比,验证该歧管结构具有较好的反应物流量均匀性。在此基础上,确定微通道反应器的尺寸参数,进行制氢实验系统的搭建。在新型微通道反应器中采用商用Cu/ZnO/Al2O3催化剂,通过实验研究操作条件对甲醇蒸汽反应性能的影响。分别研究了水醇比、液体空速、反应温度与催化剂粒径对甲醇转化率、氢气产率以及产物中各气体含量等制氢性能系数的影响,总结实验规律并提出本系统适宜的工况。实验结果表明,当催化剂粒径分布150-200目(74-100μm)、水醇比为1.3、液体空速为1.34 h-1、反应温度为275℃时,此时甲醇转化率和生成气中CO含量分别为90.38%和0.56%。36 h的稳定性测试为制氢系统的长期稳定工作提供充分的实践保障。在新型微通道反应器中,进行制氢反应热力学与动力学的研究。通过热力学计算,求取重整反应中的平衡常数,并对反应的平衡常数随温度变化进行分析。根据甲醇重整反应和甲醇分解反应平行进行的反应机制,建立了双曲线型的反应动力学模型。整理制氢实验结果,通过最小二乘法对模型方程的系数进行求解。统计学中F测试验证提出的动力学模型是可靠的,为制氢性能的提高提供良好的理论基础。本文的实验和理论研究,更好地揭露了微通道反应器的特性和反应特性,为微通道反应器的优化设计和制氢系统中操作条件的确定提供合理的方案,具有实际的工程运用意义。