高研院CEJ：直接内部焦耳加热SiSiC泡沫催化床用于干式甲烷重整的效能提升

本研究探讨了使用硅浸渗硅碳化物（SiSiC）开孔泡沫填充非贵金属镍基颗粒催化剂进行干式甲烷重整的直接内部焦耳加热技术。SiSiC泡沫的互连多孔结构有效地作为焦耳加热基底，实现了对填充催化剂的选择性和体积加热。与传统的外部炉加热相比，直接内部焦耳加热仅对催化床进行选择性加热，显著降低了反应器材料需求和成本。此外，选择性加热所需的输入功率大幅降低，仅需65瓦特即可达到800°C，而外部炉加热则需143瓦特。SiSiC泡沫的多孔结构促进了催化床的体积加热，导致温度分布更加均匀，未观察到冷点。这种均匀加热使催化床的平均Tc温度比外部炉加热高出约30°C，进而提高了干式甲烷重整的活性，在800°C时实现了94%的甲烷转化率和64%的二氧化碳转化率，分别比外部炉加热高出约10%和5%。焦耳加热过程确保了合成气生产的特定能量需求显著降低，模拟过程中达到了约0.71 kWh/Nm³。