甲烷水蒸气重整膜反应器通过氢选择性渗透膜移除氢气，可促进反应正向移动，在降低反应温度的情况下提高甲烷转化率，实现槽式太阳能集热器中温供热条件下的热化学储能，但反应器内多物理场耦合特性复杂，操作参数对反应器性能的影响有待进一步研究。文章通过ANSYS FLUENT建立了由中、高温太阳能驱动的甲烷水蒸气重整膜反应器内流动-传热-传质-化学反应多物理场耦合模型，研究了关键操作参数（入口流量、温度、反应压力、水碳比和渗透压）对反应器化学反应性能和热力学性能的影响。结果表明：甲烷转化率和能量效率均与入口流量呈负相关性；甲烷转化率与温度呈正相关性；能量效率随温度的升高先增大后减小，存在极值。当入口流量较低时，甲烷转化率和能量效率随反应侧压力的增大而增大；而入口流量较大时，甲烷转化率和能量效率随反应侧压力的增大而减少。增大水碳比可显著提高化学反应性能，但也会降低能量效率。渗透侧压力越小，越有利于提升反应器性能。研究结果对于高品位太阳能热利用具有重要意义。

国家自然科学基金（52206115）；陕西省自然科学基础研究计划（2022JQ-401）；陕西省教育厅一般专项科研计划项目（21JK0768）；

0引言
1物理模型
2数值方法
2.1控制方程
2.2动力学模型
2.3计算方法
2.4计算网格与模型验证
3结果与讨论
3.1膜反应器与传统反应器的对比
3.2入口流量的影响
3.3反应温度的影响
3.4反应侧压力的影响
3.5水碳比的影响
3.6渗透侧压力的影响
4结论

[1]刘宗鑫,王晶钰,沈雷雷,等.太阳能驱动的甲烷水蒸气重整膜反应器性能研究[J].可再生能源,2025,43(02):191-199.