本发明公开了一种煤层气裂解催化制氢装置及方法，属于氢气制备技术领域。所述装置主要包括煤层气制氢反应装置、氢气提纯装置、纯氢储气罐、催化剂复活装置及纳米碳材料收集装置；脱硫后的煤层气经催化裂解反应生成氢气和纳米碳材料；生成的氢气经提纯得到高纯氢气，而提纯后的尾气循环反应直至所含甲烷全部转化；生成的纳米碳材料吸附在金属复合催化剂筛表面；反应完成后利用超声技术复活催化剂，并通过烘干收集得到高纯度的纳米碳材料。本发明装置结构简单，造价低，反应条件易于控制，反应更充分，生产的氢气纯度高，且副产物为高纯度的纳米碳材料，附加值高，清洁、绿色、零排放、无污染。