氢能是目前研究较热的一种清洁能源,但氢气储存、运输难的问题限制了其发展。为解决这一问题,许多现场制氢技术受到了广泛关注。甲醇水蒸气重整就是其中一种被较为看好的现场制氢技术。但目前对于甲醇水蒸气重整制氢反应器的研究还大多集中在微型反应器或工业化的大型反应器上,对于小型反应器的研究还较少,因此,本文旨在研制一种小型化的管式制氢反应器。本文通过实验和数值模拟对甲醇水蒸气重整制氢套管式反应器进行了设计和研究,主要内容和结论总结如下:(1)设计了套管式反应器,并搭建相应的实验平台。将套管式反应器运用于汽车发动机上,利用反应器制造的氢气供发动机燃烧做功,再利用发动机排出的高温尾气对蒸发器与反应器进行供热。实验表明,与逆流换热相比,顺流换热在保证甲醇有着较高转化率的前提下能够提升反应器内温度分布的均匀性。(2)建立了套管式反应器的COMSOL模型,对甲醇水蒸气重整制氢反应动力学进行模拟,利用实验数据验证了COMSOL模型的有效性。模拟结果表明,套管式反应器内部温度分布不均匀,存在温度“冷点”,造成甲醇转化率偏低。(3)为了克服套管式反应器存在的温度“冷点”问题,设计了双套管反应器,研究了反应器的甲醇转化率、出口氢气量及换热效率等。结果表明,双套管反应器相较于传统套管式反应器在传热性能、反应性能上都有很显著的提高。优化后的双套管反应器能在甲醇进料量为4 L/hr时,保持甲醇转化率为85%以上,产氢量达到4.18 m~3/hr。