张 云 ，赵 舜 ，张丽君 ，胡浩权 ，靳立军

（大连理工大学化工学院 煤化工研究设计所，精细化工国家重点实验室， 辽宁 大连 116024）

全球人口和经济的高速发展引发了日益加剧的能源危机和环境污染问题[1]。氢能具有清洁、可再生、无污染的优势成为新兴可持续能源的代表，在减少温室气体排放、改善能源供应安全和提高经济竞争力、作为洁净燃料等方面具有较大的优势[2]。然而，自然界中的氢通常不是以单质氢的形式存在[3]。因此，寻求一种方便快捷又无二次污染的制氢方法已成为解决现代能源和环境问题中的一个关键性的综合课题[4]。全球统计数据表明，96%的氢气产自化石资源，其中，48%的氢来自天然气、30%来自石油、18%来自煤炭，而只有4%是通过水电解获得的[5]。天然气主要由CH4组成，与其他化石燃料相比，在世界范围内分布相对均匀[6]。目前，现有的甲烷制氢工艺主要有：甲烷二氧化碳重整[7,8]、甲烷蒸汽重整[9,10]、甲烷部分氧化[11]和甲烷催化裂解[12-14]。其中，甲烷催化裂解制氢(CH4→C+2H2)具有过程简单、产物易分离且无CO/CO2生成等优点。产生的高纯氢无需进一步纯化可直接用于质子交换膜燃料电池[15]，固体产物炭材料可用于燃料电池或作为先进功能材料[16,17]。甲烷催化裂解已成为获得高纯氢和高附加值炭材料的一种有吸引力的替代途径，具有广阔的应用前景。

目前，甲烷催化裂解制氢主要包括炭基催化剂和金属催化剂[18]。相对来说，炭基催化剂价格低，且裂解过程产生的炭可继续作为催化剂前驱体，提高反应稳定性[19]，然而活性低是炭基催化剂所面临的重要挑战。……