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文献清单：“甲烷重整技术研究进展与应用前景”方向 | MDPI Methane |
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期刊名：Methane
期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/methane
甲烷重整（Methane Reforming）是将甲烷转化为合成气（H2+CO）的关键技术，在氢能经济和碳资源利用领域具有重要战略意义。该技术主要包括蒸汽重整（SMR）、干法重整（DRM）和部分氧化重整（POM）三种路径。
蒸汽重整（CH4+H2O→3H2+CO）作为工业制氢的主流工艺，成熟度高但能耗较大。近年来，催化剂体系优化聚焦于镍基催化剂的抗积碳改性，通过添加CeO?、La?O?等助剂提升稳定性。干法重整（CH4+CO2→2H2+2CO）能同时转化两种温室气体，但面临积碳和催化剂烧结的双重挑战。部分氧化重整则因放热特性具备快速启动优势，贵金属（Pt、Rh）催化剂展现出优异性能。
在“双碳”目标驱动下，甲烷重整与CCUS技术的集成成为重要方向，特别是将CO?作为原料的DRM工艺，有望实现碳资源的循环利用。此次主要分享甲烷重整技术研究进展与应用前景，旨在集中展示该领域的最新研究成果。
1. Fisher–Tropsch Synthesis for Conversion of Methane into Liquid Hydrocarbons through Gas-to-Liquids (GTL) Process: A Review
天然气制液体燃料（GTL）工艺中费托合成转化甲烷为液态烃的研究综述
Methane 2023, 2(1), 24–43; https://doi.org/10.3390/methane2010002
文章亮点：
（1）天然气制液体燃料（GTL）技术通过合成气制备和费托合成（FTS）两步间接转化工艺，可将天然气转化为清洁柴油、石脑油及润滑油等多种高碳烃类化合物。
（2）本综述探讨了蒸汽甲烷重整、部分氧化、两步重整及自热重整等合成气制备方法，重点阐明了实现适宜H2/CO比对GTL工艺效率的关键作用。
（3）研究指出需通过催化剂技术与反应器系统的创新突破，重点发展催化部分氧化工艺（CPO），以提高重质烃选择性并降低生产成本。
（4）GTL技术面临的核心挑战包括：开发高效催化剂体系、提升陶瓷膜反应器稳定性，以及解决费托合成中的催化难题，从而实现高辛烷值汽油等高附加值产品的优化制备。
2. Research Progress on Stability Control on Ni-Based Catalysts for Methane Dry Reforming
甲烷干重整镍基催化剂稳定性控制研究进展
Methane 2024, 3(1), 86–102; https://doi.org/10.3390/methane3010006
文章亮点：
（1）本研究聚焦CH4-CO2重整（甲烷干重整，DRM）技术，该技术可将温室气体转化为合成气，为实现碳中和目标提供有效途径。
（2）镍基催化剂在DRM反应中易因烧结和积碳而失活，这一稳定性问题严重制约其工业化应用。
（3）本综述系统阐述了DRM反应机理与失活机制，深入分析了催化剂活性组分、载体及界面结构对稳定性的调控规律。
（4）基于上述认识，提出了高稳定性DRM镍基催化剂的设计策略，为开发具有工业化应用前景的催化剂提供理论指导。
3. Efficient Performance of the Methane-Carbon Dioxide Reform Process in a Fluidized Bed Reactor
流化床反应器中甲烷-二氧化碳高效重整工艺研究
Methane 2023, 2(1), 56–64; https://doi.org/10.3390/methane2010004
文章亮点：
（1）采用细颗粒镍基催化剂，在973 K温度及常压条件下，流化床反应器实现了CO2-CH4重整反应的高效运行。
（2）反应器最小流化速度为3.11×10−3 m/s，操作表面速度达1.84×10−2 m/s，在此条件下甲烷转化率为45%–51%，合成气收率高达97%。
（3）基于CO2调控策略的反应体系涉及甲烷裂解、逆布杜反应及逆水煤气变换（RWGS）等关键反应步骤。
（4）创新设计的双区反应器实现了表面反应与催化剂再生的同步进行，采用CH4/CO2配比1:1.5的进料条件，所得合成气H2/CO比的理论预测与实验结果高度吻合。
4. Dry Reforming of CH4 Using a Microreactor
微反应器中甲烷干重整反应研究
Methane 2024, 3(2), 346–358; https://doi.org/10.3390/methane3020019
文章亮点：
（1）本研究首次采用Ru/Al2O3钌基催化剂，在微反应器中对含甲烷、二氧化碳和氮气的混合气体进行干重整反应。
（2）通过系统考察接触时间、反应温度和进料组成等关键参数，明确了各因素对转化率的影响规律。
（3）研究确定最佳操作条件为：接触时间80毫秒、反应温度700 ℃、CH4:CO2为1:1。
（4）扩散限制评估表明体系不存在传质阻力，这为在微反应器环境中测定本征反应动力学提供了可能。
5. Effect of Metal Dopant on the Performance of Ni@CeMeO2 Embedded Catalysts (Me = Gd, Sm and Zr) for Dry Reforming of Methane
金属掺杂对Ni@CeMeO2（Me = Gd、Sm、Zr）嵌入催化剂在甲烷干重整中性能的影响研究
Methane 2022, 1(4), 300–319; https://doi.org/10.3390/methane1040023
文章亮点：
（1）本研究系统探究了Gd、Sm、Zr三种金属掺杂对Ni@CeMeO2催化剂在甲烷干重整反应中的性能影响，重点阐明了掺杂元素对催化剂结构与稳定性的调控机制。
（2）研究发现：Zr掺杂可显著提升催化剂热稳定性，并促使形成更小尺寸的Ni纳米颗粒，而Gd和Sm掺杂则会导致Ni颗粒发生烧结现象。
（3）掺杂元素特性对二氧化铈还原性能具有决定性影响：Zr掺杂通过晶格畸变促进氧扩散；Gd和Sm掺杂主要通过形成氧空位影响二氧化铈还原程度。
（4）由于较小的Ni颗粒尺寸以及较高的二氧化铈还原性，Ni@CeZrO2催化剂没有形成积碳。相较Ni@CeGdO2和Ni@CeSmO2催化剂，可以有效抑制积碳并提高催化剂的稳定性。
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