随着化石能源的大量消耗以及由此产生的环境污染的不断加剧,迫使人们改变现有的能源利用方式。氢能作为一种环保高效的可再生能源,有望在未来取代化石能源,而受到了广泛的关注。氢燃料电池是氢能利用的主要方式,其中质子交换膜燃料电池因其转化效率高、工作温度低、功率密度高等优点,非常适合作为汽车等移动场合的动力来源,但是目前常采用的高压气瓶贮氢存在贮氢密度低的不足,限制了氢能技术的进一步推广。现场制氢技术以碳氢化合物为原料通过化学反应制备产生氢气,具有更高的能量储存密度,同时可以避免气态氢气的储运从而降低燃料的加注成本,有望在燃料电池移动领域氢源问题上实现突破。为此,本文基于“甲醇水蒸气重整+一氧化碳选择甲烷化+甲醇催化燃烧”的技术路线设计搭建了一套应用于低温质子交换膜燃料电池的甲醇现场重整制氢系统。本论文的主要研究内容如下:1)对甲醇现场重整制氢系统内的反应进行热力学分析并通过实验对所选用的催化剂性能进行测试,设计甲醇现场重整制氢系统的工艺流程并在AspenPlus中对系统进行建模仿真,对系统内的物料和能量进行衡算。2)基于集成有甲醇水蒸气重整、一氧化碳选择甲烷化和甲醇催化燃烧的反应器设计系统的装配结构,搭建了甲醇现场重整制氢系统;设计基于PLC的控制模块硬件结构,并制定控制算法实现系统的自动控制。3)测试搭建的甲醇现场重整制氢系统的制氢性能,研究不同工艺参数下系统的启动过程和稳态工作过程并优化工艺参数减少系统启动过程甲醇消耗量,提高系统稳态运行时的能量效率,通过实验对系统的动态响应特性和运行稳定性进行测试。4)将甲醇现场重整制氢系统应用于低温质子交换膜燃料电池系统中,对燃料电池系统进行改进以提高系统的发电功率与发电能效,实现了以重整制氢系统产物气作为原料驱动燃料电池进行发电,并通过实验测试了整个系统运行的稳定性及能量效率。