甲醇水蒸气重整制氢是获取燃料电池氢能源的重要途径,如何降低产品气中的CO浓度是相关催化剂研发的主要方向。本文首先采用共沉淀法制备了一系列CuO/ZnO/Al2O3催化剂,并将其应用于甲醇水蒸气重整制氢反应体系,重点考察了不同CuO/ZnO质量比以及添加ZrO2和CeO2对催化剂结构和性能的影响。研究表明：Al2O3含量为10 wt%时,CuO/ZnO质量比为50/40的CuO/ZnO/Al2O3催化剂活性较高；向CuO/ZnO/Al2O3中添加ZrO2和CeO2助剂会对催化剂的性能产生影响,其中CuO/ZnO/ZrO2/Al2O3的活性最高,而CuO/ZnO/CeO2/Al2O3的CO选择性最低；催化剂活性与Cu比表面积之间成近似的线性关系。其次,选用CuO/ZnO/CeO2/Al2O3催化剂进行甲醇水蒸气重整制氢反应的本征动力学和反应器模拟研究。在消除催化剂内、外扩散影响的前提下,采用Langmuir-Hinshelwood型动力学方程拟合动力学实验数据,产品气中CO和CO2浓度的模型计算值与实验值较为吻合,甲醇水蒸气重整、水汽变换和甲醇分解反应的活化能分别为93.1、85.1和1165 kJ/mol。在反应器模拟部分,分别建立了催化剂颗粒尺度的扩散-反应模型和反应器尺度的一维轴向模型,该数学模型能够较好地预测实验结果。最后,初步探讨了添加Ga2O3对Cu基催化剂性能的影响。结果发现：CuO/ZnO/Ga2O3的CO选择性优于CuO/ZnO/CeO2/Al2O3,这主要是因为掺杂Ga2O3可以提高催化剂的还原性并增大Cu比表面积的缘故。