新型平板氢渗透膜反应器设计与开发：高效节能的氨分解制氢技术

【编辑推荐】为解决氢能存储运输难题，日本研究人员开发了集成Ru/Al2O3催化剂与Pd/V氢渗透膜的平板式膜反应器，在400°C下实现89.4%氨转化率与78.2%氢产率，较传统反应器能效提升2.4倍，为大规模清洁氢能生产提供关键技术方案。

　　

在全球能源转型背景下，氢能因其零CO₂排放特性成为焦点，但低能量密度导致的储运难题制约其发展。氨(NH₃)作为氢载体具有17.8 wt%储氢能力，但传统分解技术存在能耗高、效率低等问题。日本研究人员在《International Journal of Hydrogen Energy》发表研究，设计出直径43 mm的平板式膜反应器，整合Ru/Al₂O₃催化剂与Pd/V合金膜，通过"气流分配法兰"优化气体分布，实现氨分解与氢分离一体化。

关键技术包括：1) 采用100 μm自支撑V基合金膜避免针孔；2) 开发平板膜结构提升可扩展性；3) 在400°C、300 kPa条件下测试反应器性能；4) 对比管式反应器评估空间速度影响。

【NH₃转化率】实验显示，该反应器在400°C时氨转化率达89.4%，较单独使用Ru催化剂提升2.4倍，相当于475°C传统反应器水平。氢分离效率与产率分别为87.5%和78.2%，从58 sccm氨中提取68 sccm高纯氢。

【结论】该研究突破传统膜反应器尺寸限制，通过平板结构设计实现：1) 低温高效制氢，能耗降低约75°C；2) 超3000小时稳定运行；3) 材料成本仅为钯膜的1/10。其模块化设计为工业放大奠定基础，推动氨基氢能供应链商业化。

研究由New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO)资助，Kaori Omata团队通过跨学科协作，验证了非钯金属膜在氢能领域的应用潜力，为绿色能源技术提供新范式。