近日，美国斯坦福大学科研人员提出一种高频磁感应加热熔盐鼓泡床反应器，可将熔盐直接、无线且体积式加热至1000℃以上，实现无催化剂甲烷裂解制氢。该成果为解决甲烷裂解反应器的高温供热和积碳管理难题提供了新的电气化技术路径。
甲烷裂解可将甲烷转化为氢气和固体碳，避免在反应过程中直接生成二氧化碳，被认为是衔接传统制氢与可再生能源制氢的潜在低碳技术。但该反应通常需要约1000℃的高温，传统壁面加热方式受传热能力限制，内部加热器又容易受到熔盐腐蚀和积碳影响，难以实现高效、均匀和规模化供热。熔盐能够促进氢气与固体碳分离，但其工程应用仍取决于高品位热量的稳定输入。
研究团队利用熔盐具有导电性的特点，通过交变磁场在熔盐内部产生涡流，使电能直接转化为热能。团队建立电路和多物理场模型，分析鼓泡床等效介质、气泡引起的床层高度波动以及局部电磁热点对功率耗散的影响。实验采用1∶1摩尔比的氯化钠—氯化钾共晶盐，装填量为1.5千克、熔盐床高约17厘米。结果表明，尽管气泡运动具有随机性，系统加热效率仍保持较高水平且基本不随时间变化，并可将熔盐稳定加热至1000℃以上，完成无催化剂甲烷裂解。
该技术取消了浸入式加热部件，有助于降低腐蚀和加热器表面积碳风险，同时通过体积加热和鼓泡混合减小反应器内部温差。研究表明，高频磁感应技术有望借鉴工业感应炉经验，推广至规模化甲烷裂解及其他采用导电液体的高温多相反应过程。