随着超音速及高超音速时代的到来,飞行过程中飞行器外表面及设备的热负荷越来越大,应用燃料作为冷却剂成为首选方案。在这种条件下,燃料的显热已不能满足需求,利用吸热燃料的化学裂解反应势在必行。催化裂解和脱氢是提高吸热反应性能的主要反应类型。本文将脱氢催化剂贵金属Pd负载于裂解催化剂ZSM-5表面制得双功能催化剂Pd/ZSM-5,同时完成裂解和脱氢反应,以提高吸热反应性能。考虑实际应用中催化剂的负载形式(翅片式或反应管直接负载),分别以不锈钢板和不锈钢管为载体对双功能催化剂的制备进行了考察研究。利用一种硅胶类粘合剂将工业化的沸石分子筛催化剂ZSM-5利用沾涂及气体辅助涂层技术涂敷于不锈钢板表面及不锈钢管内壁,确定了最佳的涂层工艺及催化剂悬浊液配方,分别获得分子筛负载量4.5mg/cm2,厚度7.5μm的不锈钢板涂层;分子筛负载量5.0~6.0mg/cm2,涂层厚度12.3~16.1μm的不锈钢管涂层。应用化学镀法,将贵金属Pd负载于涂层表面,得到双功能催化剂Pd/ZSM-5,不锈钢板及不锈钢管的贵金属Pd的负载量为220μg/cm2和72μg/cm2~86μg/cm2。以不锈钢管式反应器为代表,以热沉、裂解率,产氢率及主要气液相产物分布为主要评价指标,对吸热燃料的模型化合物正十二烷在超临界状态下的催化裂解反应进行了对比研究。分子筛催化剂ZSM-5及双功能催化剂Pd/ZSM-5存在条件下,裂解热沉、裂解率及产氢率均显著提高。与热裂解相比,反应温度为640℃时,Pd/ZSM-5热沉为3377kJ/kg,其中化学热沉增加约36%;裂解率为55.5%,增加22%;产氢率最高为3.1%,约为热裂解的5倍。分子筛ZSM-5催化时,热沉、裂解率和最高氢气产率分别为3351kJ/kg,53.4%和1.4%。此外,对催化剂的失活情况进行了考察。结果表明,催化剂寿命约为15min。