2026年中考化学专题复习教学素材：甲烷催化重整制氢技术

【教学素材】

甲烷催化重整制氢技术

湖北省石首市文峰初级中学  刘涛（正高级教师）

【知识链接】“甲烷催化重整制氢”技术是指以甲烷为主要原料，在催化剂作用下，通过与水蒸气、二氧化碳或氧气等介质进行化学反应，从而制备氢气（或同时生成一氧化碳形成合成气）的工艺过程。

一、甲烷催化重整制氢技术的类型：根据所用反应介质的不同，主要可分为以下几种路线：

（1）甲烷水蒸气重整（SMR）：这是目前最成熟、应用最广泛的工艺。甲烷与水蒸气在高温（通常700～850℃）和催化剂（常用镍基催化剂）作用下反应，生成氢气和一氧化碳。其核心反应的化学方程式为CH4＋H2O⇌CO＋3H2。该技术成熟度高、效率高，但能耗高且伴随二氧化碳排放。

（2）甲烷二氧化碳重整（DMR）：也称为甲烷干重整，利用甲烷和二氧化碳两种温室气体反应生成合成气。其核心反应的化学方程式为CH4＋CO⇌2CO＋2H2。此路线具有环保意义，可实现二氧化碳的资源化利用，但面临催化剂易积碳和热力学平衡限制等挑战。

（3）甲烷自热重整：该工艺结合了部分氧化（放热）和水蒸气重整（吸热），通过向反应体系通入适量氧气，利用部分氧化反应释放的热量供给重整反应，从而实现体系自供热，降低外部能耗。其反应器出口温度通常在950～1100℃，且‌碳捕集效率较高（约95%），适合用于生产“蓝氢”。

（4）其他重整路线：还包括甲烷部分氧化以及新兴的甲烷硫化氢重整等。后者相比常见路线能产生更多摩尔当量的氢气，并可直接利用酸性天然气矿，但反应热力学上更为困难。

二、甲烷催化重整制氢技术的催化剂：

催化剂是甲烷重整反应的核心，其性能直接决定了反应的效率、选择性和稳定性。

（1）传统与常用催化剂：工业上广泛应用的是镍基催化剂，因其成本较低且活性高，但在高温下容易面临积碳、烧结和中毒等问题。

（2）新型催化剂研发：为了提升性能，研究者们致力于开发新型催化剂。

【情景创设】阅读下列科普短文，回答问题。

氢气被看作是理想的“绿色能源”，氢气的制备和储存是目前的研究热点。甲烷是非常重要的化工原料，利用甲烷催化重整技术可制备多种化工品和能源品。

（1）甲烷、硫化氢催化重整新路线可高效制氢，其反应微观示意图如图，有关说法正确的是      （填字母序号）

A．该反应属于置换反应

B．参加反应的甲、乙的分子个数比为1∶1