目前，蒸汽甲烷重整（steam methane reforming, SMR）是制取氢气（H₂）的主要方法，但是其生产低碳制取H₂的可行性受到高反应温度（>800 ℃）、工艺复杂以及与H₂和CO₂分离难的限制。

基于此，中科院工程热物理研究所郝勇研究员（通讯作者）等人首次报道了一种多产品顺序分离的新原理和顺序分离驱动SMR的新方法。

其中，目标产物H₂和CO₂按顺序分离，使其分压保持在热力学平衡时接近其最大值，从而有效地推动甲烷转化在理论上完全完成。在理论和实践中，新原理使SMR温度显著降低，分离的能量损失显著降低。具有Pd-Ag膜和交替的镍催化剂/水滑石吸附剂组合的概念验证反应器证明了新原理和方法的有效性。

在400 ℃和1 bar的温和条件下，甲烷转化率>99%，H₂和CO₂的产率和选择性>99%，可以直接获得高纯度H₂和CO₂。经过6000多次循环证明了H₂和CO₂的稳定快速生产。高度紧凑的反应器和温和的操作条件进一步使其能够与太阳能槽式收集器集成，从而实现太阳能热化学制取H₂和CO₂捕获。

在直接太阳能照射下，太阳能对H₂的效率为3.4%。太阳能热储能技术、中低温SMR催化剂和CO₂吸附剂技术的进步可以将效率提高到46.5%或以上，而低能耗分离技术可以将效率进一步提高到60%以上。

Sequential Separation-driven Solar Methane Reforming for H₂ Derivation under Mild Conditions. Energy Environ. Sci., 2022, DOI: 10.1039/D1EE03870B.

https://doi.org/10.1039/D1EE03870B.