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甲烷水蒸气重整是工业化最成熟的制氢方法,现阶段将甲烷水蒸气重整与固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell,SOFC）系统的耦合应用对该重整技术提出了新的要求,也引起了科研工作者广泛的关注。Ni-Al2O3催化剂是应用最为广泛的非贵金属重整催化剂,但Ni基催化剂抗积碳性能较差,在与SOFC系统联用时也存在不匹配等问题。为此,本论文采用浸渍法制备了不同Ni浸渍量的Ni-Al2O3催化剂,结果表明催化剂表面Ni元素均匀分布,微观孔道结构均一稳定,具有大的比表面积。对催化剂制备工艺和反应条件进行探究,Ni浸渍量为10%,煅烧温度为600℃,反应温度为750℃,水碳比为2:1时催化剂性能最佳,CH4转化率为79.2%,CO选择性为80.91%,H2收率为58.86%。为进一步提高催化剂的催化性能和抗积碳性能,在未优化10%Ni-Al2O3催化剂基础上制备出含有不同助剂和助剂浸渍量的10%Ni-X-Al2O3催化剂（X=Co/Mg/Zn/Cu/K）。其中Ni-5%Mg-Al2O3催化剂表现出类似于贵金属催化剂的优异性能,甲烷转化率可达到85.25%,氢气收率达到62.29%,反应过程无积碳产生。电池以重整气和氢气为燃料时,最大功率密度分别达到0.17 W·cm-2、0.24 W·cm-2,均优于甲烷燃料气时的0.08 W·cm-2;阻抗分别为0.8Ω·cm2、0.85Ω·cm2,也均优于甲烷燃料气时的2.0Ω·cm2,证明该甲烷水蒸气催化重整与SOFC耦合具备可行性。在此基础上,论文最后提出一种热电联用方案,将甲烷水蒸气重整装置和SOFC系统集成应用,发电的同时将余热进行二次利用,提高能量的综合利用率,实现高效环保的目标。该方案也可为今后基于天然气SOFC系统的商业应用提供一种可供选择的设计思路和解决方案。