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本刊推荐：本研究通过CFD（计算流体动力学）模拟创新设计了自热式甲醇蒸汽重整（SRM）微通道反应器，实现了98%甲醇转化率与110 W/m2热流供给的精准匹配。研究对比了纯氧部分氧化（POM）、空气部分氧化及催化燃烧三种供热方案，揭示了纯氧POM可获得最高氢气纯度，而催化燃烧能最小化甲醇消耗。该工作为燃料电池应用的氢能技术提供了可放大的自热微反应器设计新范式。
通过CFD模拟与实验验证的完美结合，我们成功开发了自热式甲醇蒸汽重整微通道反应器！模型在120-300°C温度范围内与实验数据高度吻合（偏差<15.5%），并揭示了通道间高达17%的流速不均现象——这为未来优化设计敲响了警钟。最令人兴奋的是，我们发现只需110 W/m2的热流就能实现98%的甲醇转化率！三种供热方案大比拼：催化燃烧最省甲醇，纯氧部分氧化(POM)产出的氢气纯度最高。这项研究为燃料电池应用的氢能技术开辟了新道路。
Computational domain (Geometry)
我们研究的3D模型与实验测试的微通道板反应器完全一致！无论是加工成型的微反应器还是模拟用的计算域几何结构，都展示在图2（A、B、C）中。微通道板反应器的详细几何规格汇总在表1中——一切尽在掌握。
网格生成可是CFD模拟的关键一步！用太多网格单元会飙升计算成本，需要更强大的硬件；用太少呢又会降低精度——我们在两者间找到了完美平衡。
正如第3.6节讨论的，我们从文献[44]中众多方程里选中了以下反应速率方程(10)：
?rMeOH=k0Tnexp(RT?E)CMeOH0.03CH2O0.39CH2?0.23CCO2?0.23
E=74,164,000J\cdotpkmol?1
由于活化能和摩尔浓度指数是反应机理固有的，我们假设它们不变。最终，利用实验数据[6,7]同时校准了指前因子(k0)和反应级数(n)——最佳参数就这样诞生了！
这项工作中，我们为自热式甲醇蒸汽重整微通道反应器开发了一套基于CFD的设计策略，重整所需的热量由微通道板另一侧的放热反应提供。与以往许多只关注有限通道内传热或流动分布的研究不同，本研究将动力学校准、流动分析和热集成整合到了一个完整的微通道板反应器中。
CFD模型经过实验数据验证，校准后的阿伦尼乌斯动力学表达式实现了在宽温度范围（120–300°C）内对甲醇转化率的可靠预测。对不同通道间分布不均的详细分析突显了流动均匀性对反应器性能的关键作用，为未来制作提供了实用指南。重要的是，通过CFD与过程模拟相结合，系统评估了三种供应所需热量的替代方案：甲醇纯氧部分氧化(POM)、甲醇空气部分氧化和甲醇催化燃烧。这种综合方法不仅明确了氢气产量、纯度和燃料利用率之间的权衡关系，而且为可放大的自热式微反应器建立了新的设计原则，为实验原型制作和燃料电池应用的实用氢气生成系统铺平了道路。
CRediT authorship contribution statement
Arash Rafati Saleh: 评审编辑、验证、监督、软件、资源、方法论、调研。Farzad Bahadoran: 初稿撰写、软件、资源、方法论。Yaghoub Behjat: 初稿撰写、验证、监督、软件、资源、方法论、调研。Jafar Sadeghzadeh: 评审编辑、验证、监督、软件、资源、方法论。Mehdi Koolivand Salooki: 评审编辑、可视化、验证、软件、资源、方法论、调研。Morteza Esfandyari: 评审编辑、验证、监督、软件、资源。
Declaration of competing interest
作者声明不存在任何已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能影响本文所报告的工作。
