随着经济的突飞猛进,我国车辆数目急剧增加。研究表明,汽车以废热形式排出的能量占燃料总能量的55%-80%,因此汽车尾气浪费了大量能源,尾气余热回收对于提高燃料利用率,减少环境污染非常重要。同时,随着化石燃料的日益枯竭,寻找新的可代替清洁能源引起全世界范围内广泛关注。而氢气具有很多优良特性,并且燃烧产物为水,对环境不产生任何污染,是突出的替代品之一。在各种制氢技术中,甲醇水蒸气重整制氢以反应温和、氢气产量高等特点引起业界关注。该反应是吸热过程,利用汽车尾气余热为该反应供热既可以回收其热量提高燃料利用率;同时生成清洁的氢气,可送入内燃机燃烧,提高燃料燃烧效率并减少污染物排放。有鉴于此,本文设计了汽车尾气加热的甲醇水蒸气重整制氢实验系统,将加热器和平板微反应器组合,甲醇水蒸气混合物通入重整侧,热风枪加热空气模拟汽车尾气通入加热侧给反应器供热。考察了加热空气进口温度从574K增加到884K时,重整器的温升特性、加热器性能及甲醇水蒸气重整反应特性。实验结果表明,随着尾气进口温度的增加,甲醇转化率和产氢率均先增加后趋于平稳。然而实验发现,分离式的板式反应器和加热器反应系统传热效果不理想,系统热量损失较大,因此进一步设计了集加热与反应于一体的肋式反应器。通过实验验证了模型的准确性,然后在同等条件下对同体积的肋式反应器和板式反应器进行对比数值分析。结果表明肋式反应器的反应侧和热风侧的出口温差均小于板式反应器且甲醇转化率及热效率高于板式反应器,说明肋式反应器的传热性能优于板式反应器。在上述研究基础上,进一步分析了不同材料及结构参数对肋式反应器中甲醇水蒸气重整制氢及传热性能的影响。结果表明不锈钢为反应器的材料,半径为35mm,中间隔板位置在距离轴心26mm,单个反应单元角度为10°为该条件下最佳的反应器结构。随后对确定的反应器结构,考察了热风进口速度、温度,反应物进口速度、温度,水醇比及顺逆流等操作参数对甲醇水蒸气重整制氢反应性能的影响。结果表明,逆流、水醇比为1.3、热风进口速度为1.1m/s、温度为773K,反应物进口速度为0.1m/s、温度为493K是该过程的最佳参数,此时甲醇转化率达到99.4%,热效率为28%,氢气的体积分数达到69.6%。上述研究结果对开展汽车尾气余热综合利用尤其是发动机尾气重整制氢的研究有借鉴意义。