基于甲烷催化裂解反应的高效能量转化过程基础研究

本项目提出基于甲烷催化裂解反应高效构建燃料电池能源系统，既针对我国天然气和煤层气资源较分散的现状，又可能成为烃类高效利用的革命性过程。该反应生产不含CO的高纯度氢气，适用于质子交换膜燃料电池；同时生产高导电性的纳米碳纤维，适用于固体碳燃料电池。该系统可以充分利用天然气燃料化学能，比现有能量转换过程能效有很大提高，且有效降低温室气体排放。该系统直接生成纯二氧化碳，不须纯化就可工业应用。本项目系统研究甲烷裂解反应工程化的科学基础，深入研究该反应的机理，建立该反应的动力学模型，研究所需催化剂和膜材料制备的科学基础。在实验室规模流态化反应器系统实验基础上，建立反应器模型，获取各项基础操作参数。针对质子交换膜燃料电池需要，获得高纯度氢气流。针对固体碳燃料电池需要，优化产物纳米碳结构，并获取不同结构纳米碳材料的氧化动力学基础数据。