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沼气是一种清洁可再生能源，提纯后主要成分为甲烷，其催化裂解制氢对发展氢经济具有重要影响。通过实验系统优化了活性组分Ni占比、助剂Cu/Fe比例、评价温度、催化剂添加量以及甲烷气体流量等关键参数对生物甲烷制氢过程的影响。通过多因素协同优化，确定最佳工艺参数为：活性组分Ni占比为70%、助剂Cu/Fe比例为4∶1、评价温度为650℃、催化剂添加量为0.30 g、甲烷气体流量为60 mL/min。在此条件下，甲烷转化率为67.01%，氢气选择性为95.72%。研究结论为沼气资源化利用提供了技术支撑。
Abstract：Biogas,primarily composed of methane after purification,serves a clean and renewable energy source. Its catalytic cracking for hydrogen production significantly contributes to the development of the hydrogen economy. This study systematically optimized key parameters affecting the bio-methane-to-hydrogen process through experiments,including the proportion of the active component nickel,the Cu/Fe co-catalyst ratio,reaction temperature,catalyst loading,methane flow rate. The results demonstrate that through multi-factor collaborative optimization,the optimal process parameters were determined as follows: active component Ni proportion at 70%,Cu/Fe ratio at 4 ∶ 1,reaction temperature at 650 ℃,catalyst loading at 0.30 g,and the methane gas flow at 60 m L/min. Under these conditions,a methane conversion rate of 67.01% and a hydrogen selectivity of 95.72% were achieved,providing technical support for the resource utilization of biomass.
[1]田梦圆．液态金属催化剂的制备及在甲烷转化制氢中的应用[D]．大连：大连交通大学，2025.
[2]梁玲玲．基于氧化镓催化剂的甲烷裂解制氢研究[D]．广州：广东工业大学，2024.
[3]谢丹，付增华，付和，等．Ni负载于ZSM-5协同双介质阻挡放电催化天然气部分氧化重整制氢[J]．当代化工，2025,54(8):1820-1823,1828.
[4]Qian J X,Chen T W,Enakon da L R,et al. Methane decomposition to produce COX-free hydrogen and nanocarbon over metal catalysts:A review[J]. International Journal of Hydrogen Energy,2020,45(15):7981-8001.
[5]杨淼．沼气热催化制备低碳氢及碳纳米管的研究[D]．北京：北京化工大学，2025.
[6]丁凤云．镍钴双金属团簇催化甲烷裂解的理论研究[D]．成都：四川大学，2023.
[7]刘帅．活性炭负载炭黑复合催化剂强化甲烷裂解制氢研究[D]．徐州：中国矿业大学，2024.
[8]黄泽皑，周芸霄，张魁魁，等．甲烷裂解制氢和碳材料工艺研究进展[J]．低碳化学与化工，2024,49(9):1-11.
[9]刘金艳．非负载型镍基催化剂的制备及其催化甲烷裂解性能研究[D]．大庆：东北石油大学，2023.
[10]张涛，张莉梅．甲烷催化裂解制氢技术研究进展[J]．应用化工，2023,52(8):2414-2418.
[11]周牛虎．炭黑结构调变、表面修饰及其催化甲烷裂解制氢性能研究[D]．合肥：安徽建筑大学，2024.
[12]秘子昂．沼气提纯制生物质天然气与制氢方案比较[J]．石化技术，2025,32(9):26-28,37.
[13]龙施淳．基于甲烷裂解制氢的小型PEMFC联供系统综合评价与优化[D]．岳阳：湖南理工学院，2023.
[14]李美纯．生物炭对农村有机废弃物厌氧消化的影响及效益分析[D]．保定：河北农业大学，2024.
[15]张鸿杰，郑航，赵婧，等．天然气在推动氢能产业发展中的角色分析[J]．城市燃气，2025(5):52-57.
[16]Fakeeha A H,Barama S,Ibrahim A A,et al. In situ regeneration of alumina-supported cobalt-iron catalysts for hydrogen production by catalytic methane decomposition[J]. Catalysts,2018,8(11):567.
[17]Nurfarhana Alyssa Ahmad Affandi,Norasikin Ahmad Ludin,Samsurin Welch,et al. Green hydrogen-solar photovoltaic system hybrid:Life cycle assessment and potentialapplication in Malaysia and Thailand[J]. International Journal of Hydrogen Energy,2024,110:32-43.
[18]王文华．负载型Ni基甲烷催化裂解催化剂的研制[D].绵阳：中国工程物理研究院，2012.
[19]任东伟．铁基载氧体甲烷化学链制氢技术研究[D]．北京：中国石油大学，2023.
[20]王复华．等离子体催化甲烷裂解过程中H2-CNTs演生机制[D]．哈尔滨：哈尔滨工业大学，2023.
[21]辛春梅．炭黑诱导活性炭载体增强化学链甲烷裂解制氢机理研究[D]．徐州：中国矿业大学，2023.
[22]Botas J,Serrano D,Guil-López R,et al. Methane catalytic decomposition over ordered mesoporous carbons:A promising route for hydrogen production[J]. International Journal of Hydrogen Energy,2009,35(18):9788-9794.
[23]田梦圆，王莹，孙曦，等．甲烷裂解制氢用液态金属催化剂研究进展[J]．低碳化学与化工，2025,50(6):148-156.
[24]王迪．甲烷催化裂解催化剂的研制与反应机理探究[D]．南昌：江西科技师范大学，2019.
[25]Torres D,De L S,Pinilla J L,et al. Hydrogen production by catalytic decomposition of methane using a Fe-based catalyst in a fluidized bed reactor[J]. Journal of Natural Gas Chemistry,2012,21(4):367-373.
[26]张云．Ni/SiO2催化剂的可控制备及催化甲烷裂解制氢研究[D]．大连：大连理工大学，2021.
[27]李佳懋．掺铜镍基催化剂甲烷催化裂解反应机理研究[D]．绵阳：中国工程物理研究院，2016.
[28]Li X X,Zhu G L,Qi S T,et al. Simultaneous production of hythane and carbon nanotubes via catalytic decomposition of methane with catalysts dispersed on porous supports[J].Applied Energy,2014,130:846-852.
[29]Torres D,Pinilla J L,Lázaro M J,et al. Hydrogen and multiwall carbon nanotubes production by catalytic decomposition of methane:Thermogravimetric analysis and scaling-up of Fe-Mo catalysts[J]. International Journal of Hydrogen Energy,2014,39(8):3698-3709.
[30]刘少文，叶志华，梁罚，等．流化床中甲烷裂解制氢与催化剂再生过程研究[J]．燃料化学学报，2006(5):567-571.
基本信息:
中图分类号:TQ116.2
引用信息:
[1]谢鑫.沼气提纯催化裂解制氢影响因素分析与探讨[J].环境保护与循环经济,2026,46(01):9-13.
2026-01-28
2026-01-28