近年来，CH₄/NH₃ 和 CH₄/H₂ 混合燃料因其减少碳排放的优势而受到了广泛关注。然而，与纯甲烷相比，引入 NH₃ 和 H₂ 不仅改变了混合燃料的爆炸特性，带来了潜在的过程安全风险，还给进一步阐明其爆炸机制带来了相当大的挑战。在这项研究中，通过“宏观实验 - 微观模拟 - 能量分析”三级框架，系统地研究了 CH₄/NH₃ 和 CH₄/H₂ 混合物的爆炸行为及其微观反应调控机制。实验表明，在相同的混合比例下，CH₄/H₂ 的爆炸强度超过了纯甲烷，而纯甲烷的爆炸强度又超过了 CH₄/NH₃。反应力场（ReaxFF）的结果显示，随着氢混合比例的增加，·CH₃ 和 CH₂O 的出现时间和峰值时间逐渐提前；在高氢混合比例下，·OH 自由基主导了 CH₄ 的氧化过程，伴随着自由基振荡的加剧和爆炸反应性的增强。NH₃ 的初始反应速率快于 CH₄；然而，在后续反应中，由此产生的氮氢化合物通过动力学和能量层面的双重效应共同削弱了混合燃料的爆轰特性。在动力学层面，NH₃ 的引入增强了链反应的起始过程，而随后的氮氢物种（NH₃、·NH₂）在与烃类活性物种的竞争过程中占据了主导地位，从而过早地终止了链式反应的传播和终止。在能量层面，密度泛函理论（DFT）计算表明，涉及氮原子键合的典型基元反应不仅需要克服高能量障碍，还伴随着显著的热量吸收。这一特性进一步抑制了系统的整体能量释放，最终导致混合燃料的爆轰强度降低。
