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本发明公开了一种熔盐耦合催化剂热解甲烷制氢的方法及装置，属于甲烷热解制氢技术领域。熔盐反应釜中盛装有熔盐和催化剂耦合所形成的均相的液体催化剂，经稀释的甲烷原料气通入反应器中进行热解反应，反应生成固体碳和氢气。本发明提供的工艺方法中的催化剂为加入了相应助剂的金属负载型催化剂，加入的助剂可以使催化剂部分溶解在熔盐中，和熔盐形成均相的液体催化相，强化了系统的传质和传热，使得甲烷的转化率和氢气的选择性都有较大的提高。与现有的甲烷热解制氢工艺相比，大大降低了反应温度，节约了能源，同时还解决了因积碳而导致的催化剂失活和反应设备堵塞的问题，使得该工艺在工业规模上生产氢气成为了可能。