一种基于高纯气体产物全回收的甲烷蒸汽重整反应装置及其使用方法，属于能源化工和制氢技术领域。该装置包括湿热条件下可长期使用的陶瓷复合膜及其附属设施。使用方法：将催化剂装填在陶瓷复合膜反应器内部并活化；甲烷和水蒸气通入陶瓷复合膜反应器，发生甲烷蒸汽重整制氢反应；氢气产生的同时通过陶瓷复合膜被原位分离，使用吹扫气将分离后的高纯氢气带出陶瓷复合膜反应器并收集；反应后的混合气体通入加热装置辅助加热；燃烧后的气体通过吸附剂将高纯二氧化碳收集；剩余的水蒸气再次通入陶瓷复合膜反应器回用。本发明所用陶瓷复合膜成本低廉，制得氢气纯度高，甲烷转化率大幅提升，高纯气体产物全部回收，能耗显著减少，无污染物排放。