甲醇水蒸汽重整微反应器性能研究

燃料电池具有工作效率高、无污染物排放等优点,因此,燃料电池技术的研究和开发受到各国政府和大公司的重视.燃料电池的最佳原料为氢,自从燃料电池诞生起,供氢与燃料电池本身都是同样重要的核心技术[1].甲醇水蒸汽重整制氢是近年来发展较快的制氢方法,具有操作方便、原料易得、反应条件温和、副产物少等优点,而且装置规模大小均宜,并可做成便携式来满足不同用户对氢源的要求[2].本文采用制氢微反应器进行甲醇水蒸汽重整实验,研究了反应温度、进料速度、水醇比和反应时间对甲醇转化率、CO2选择性等的影响.     

亚心形四爿藻培养和产氢过程一体化平板光生物反应系统

利用整合了燃料电池的平板光生物反应器, 探讨了将亚心型四爿藻高密度培养和产氢两段工艺一体化集成的可行性. 在培养阶段通入体积分数为2%~5%的CO2可使藻细胞迅速增殖, 9 d内即可达到产氢要求的生物量(8.5×106 cell/mL). 通过叶绿素荧光参数分析, 选择2%的CO2培养的藻进行后续的产氢实验. 结果表明, PSⅡ活性和光合电子传递速率均随时间的推移而逐渐下降. 通过对产氢动力学曲线的分析, 计算出最大产氢速率为1.1 mL/(h·L), 持续产氢时间为60 h.     

层状Au/α-MoC负载催化剂催化低温水煤气变换反应

正水煤气变换反应(CO+H2O=CO2+H2)可以从水中取氢,是化石能源和生物质制氢以及氢气纯化过程的重要反应,其与水蒸汽重整反应的组合是目前廉价制氢的主要工业技术,广泛应用于合成氨以及油品和化学品的生产过程~1。同时,随着氢能经济的发展,氢燃料电池成为重要的新能源应用平台。为防止氢燃料中一氧化碳(CO)对燃料电池催化剂的毒化,需采用水煤气变换反应对     

甲醇水蒸气重整制氢CuO/CeO2-ZrO2/SiC整体催化剂的研究

采用浸渍法和溶胶凝胶法制备了CuO/CeO2-ZrO2/SiC整体催化剂,并将其用于甲醇水蒸气重整制氢反应中。结果表明,与CuO/CeO2-ZrO2颗粒催化剂相比,CuO/CeO2-ZrO2/SiC整体催化剂催化活性较好,产氢速率较快且重整气中CO体积分数较低。进一步探究了涂层涂覆量和CuO负载量对催化性能的影响,结果表明,当CeO2-ZrO2复合氧化物涂层涂覆量在15%±1%,CuO负载量为5%±1%时,催化性能较好;当反应温度为340℃,水醇物质的量比为1. 2,甲醇水蒸气气体空速为4840 h-1时,甲醇转化率为86. 0%,产氢速率为1490. 0 L/(m3·s),重整气中CO体积分数为1. 55%。最后通过单因素实验法探究了甲醇水蒸气气体空速、水醇物质的量比和反应温度对反应的影响。结果表明,随着气体空速变大,甲醇转化率下降,产氢速率上升,重整气中CO体积分数下降。随着水醇物质的量比增加,甲醇转化率先上升后下降,产氢速率先上升后下降,重整气中CO体积分数下降。随着反应温度的升高,甲醇转化率、产氢速率和重整气中CO体积分数均上升。     

Ba_(0.95)Ce_(0.9)Y_(0.1)O_(3-α)固体氧化物的离子导电性及其燃料电池性能

以Ba0 .95Ce0 .9Y0 .1O3-α氧化物陶瓷为固体电解质 ,以多孔性Pt为电极材料 ,分别组成氢、氧浓差电池和氢_空气燃料电池 ,测定了 6 0 0～ 10 0 0℃范围内的浓差电池电动势 ,燃料电池的放电性能和电极极化性能 .结果表明 ,Ba0 .95Ce0 .9Y0 .1O3-α在氢气氛中几乎是一个纯质子导体 ,在氧气氛中是氧离子与电子空穴的混合导体 ,氧离子迁移数在 0 .3～ 0 .5之间 ,在氢_空气燃料电池条件下显示出混合离子 (质子 +氧离子 )导电性 ,总离子迁移数大于 0 .9.该燃料电池性能良好 ,Pt电极极化性能很小 ,最大输出电流密度为 6 80mA·cm- 2 (10 0 0℃ ) ,最大输出功率密度为 16 0mW·cm- 2 (10 0 0℃ ) .     

CO对CO2加氢合成甲醇的影响

甲醇是重要的有机化工原料，同时它也已被确认为尾气污染少、辛烷值高的汽、柴油接烧的洁净燃料和大功率燃料电池的燃料[1]．随着世界石油贮量的枯竭，甲醇汽车将快速发展，所以CO2加氢合成甲醇具有广阔的应用前景和深远的理论意义．铜基催化剂上CO2加氢主要存在二个竞争反应[2     

甲醇水蒸气重整制氢Cu/ZnO/Al2O3催化剂的研究

燃料电池作为一种无污染、高效率的能源引起世界各大汽车公司的广泛关注[1,2]。用于燃料电池的燃料目前研究较多的是氢气,用氢气作燃料存在储存、安全、运输等问题,寻求合适贮氢方法或替代燃料,实现车载制氢是解决问题的办法。甲醇作为液体燃料,因具有高能量密度,低碳含量,以及运输和贮存等优势成为车载制氢的理想燃料,甲醇水蒸气重整制氢反应也成为研究的热点[3～10]。车载制氢对甲醇水蒸气重整制氢反应体系中的产氢速率,氢气和CO的含量都有一定的要求。尤其对CO含量要求更为苛刻,因CO易引起燃料电池阳极催化剂中毒[11,12]。因此,开…     

CO2加氢制备二甲醚CuO-ZnO-Al2O3/HZSM-5催化剂的研究

以无水乙醇为溶剂,草酸为沉淀剂,采用悬浮共沉淀法,一步合成CuO-ZnO-Al2O3/HZSM-5双功能催化剂.并研究了该催化剂在CO2加氢合成二甲醚反应中的催化性能,考察了CO2加氢合成甲醇组分(CuO-ZnO-Al2O3)与甲醇脱水组分(HZSM-5)配比对催化剂性能的影响以及催化剂的稳定性.结果表明,双功能催化剂加氢与脱水组分配比为8∶1时,对CO2加氢直接合成二甲醚有较高的催化性能:在固定床反应器中,温度为270℃,压力为3.0 MPa,空速为4 800 h-1的反应条件下,CO2的单程转化率达到29.8%,二甲醚的选择性和收率分别达到53.8%和16%.XRD、BET、TPR和NH3-TPD对催化剂结构表征结果表明,不同组分配比影响双功能复合催化剂中脱水组分的酸性和加氢组分的结晶度、晶粒尺寸、CuO的还原性.     

MFC逆转化CO2合成甲醇研究

微生物燃料电池(MFC)反应器是利用附着在阳极上的产氢微生物,在吸收烟气CO2的同时将CO2逆转化合成高附加值的生物合成燃料的装置。试验选用从牛粪中分离筛选出的梭状芽孢菌(Clostridium.sp)作为合成生物燃料的合成菌,将MFC反应装置接入电化学工作站进行CV测试,当发生还原反应时,在-0.5 V时出现还原峰,利用直流稳压电源恒电压电解,检测到合成的生物燃料为甲醇。在24 h时甲醇的积累量达到最大3.13 mmol/L;当CO2气体比例为15%时甲醇积累量最大,为2.98 mmol/L。在细菌接种量为1 mL时,甲醇积累量达到最大,为2.76 mmol/L。,最适条件下的CO2转化率为7.5%。     

BaCe~0~.~9Y~0~.~1O~3~-~α固体电解质燃料电池性能

通过高温固相反应制备了混合离子(质子和氧离子)导电性陶瓷BaCe~0~.~9Y~0~.~1O~3~-~α,以该陶瓷作固体电解质,pt作电极材料组成氢-空气燃料电池,测定了该燃料电池高温(600～1000℃)下放电时的电压-电流特性。结果表明,该燃料电池具有稳定的放电性能,输出功率密度高,1000℃下的最大短路电流密度和输出功率密度分别为980mA·cm^-^2和0.22mW·cm^-^2,高于同类燃料电池的性能。     

固态氢分子基质隔离高分辨光谱实验装置及其应用

建立了用傅立叶变换红外光谱和中红外差频激光光谱方法研究氢基质隔离光谱的测量装置. 作为装置的测试, 观测了3 cm长的固态氢分子晶体在1-5 μm波段的吸收光谱. 并用中红外差频激光测量其在2410 cm-1附近的W0(0)(v=0→0, J=6→0)谱线的高分辨精细结构. 通过在低温基片上喷溅沉积氢分子晶体薄膜的方法, 对氢基质隔离的CO2分子的高分辨红外吸收光谱进行了研究.     

助剂Li对CO2气氛下Fe-Li/AC催化剂上乙苯脱氢反应性能的影响

对 CO2 气氛下 Fe-Li/AC 催化剂上的乙苯脱氢反应性能进行了详细研究. N2 吸附-脱附、CO2 程序升温脱附和 X 射线衍射表征结果表明, 助剂 Li 不仅增加了催化剂比表面积和活性组分分散性, 而且增强了催化剂碱性和 CO2 吸附能力, 从而提高了 Fe/AC 对乙苯脱氢的催化性能. 助剂 Li 能显著提高 Fe/AC 催化剂的乙苯脱氢活性和 CO2 的促进作用, 抑制催化剂的失活. 在 Fe(3.0)-Li(0.6)/AC 催化剂(Fe 和 Li 的负载量分别为 3.0 和 0.6 mmol/g)上, 550 ℃、接触时间为 3.57 (g·h)/mol 和 CO2/乙苯摩尔比为 20 的条件下, 苯乙烯收率可达 62.9%, 选择性为 96.2%. CO2 气氛下的苯乙烯收率显著高于 N2 气氛下的, 归因于 CO2 能保持催化剂表面铁物种的高价态, 并通过逆水煤气变换反应在线除去脱氢反应生成的氢.     

焙烧温度对Au/Fe2O3选择性氧化富氢气体中CO催化性能的影响

甲醇重整在线制氢作为质子交换膜燃料电池的燃料成为当前研究的热点。受重整反应动力学及热力学的限制，使得甲醇重整气(富氢气体)中除含有大量的氢气外还含有少量的CO，CO极易吸附在燃料电池阳极催化剂表面，使电池性能下降，因而必须去除重整气中的CO，选择性氧化脱除富氢气     

CO2氧化丙烷脱氢制丙烯用Pd-Cu/V2O5-SiO2催化剂的研究

 采用等体积浸渍法制备了V2O5-SiO2负载的Pd-Cu双金属催化剂,以程序升温还原/程序升温氧化、红外光谱、程序升温脱附和微反技术表征了Pd-Cu/V2O5-SiO2对CO2和丙烷的化学吸附性能及对CO2部分氧化丙烷脱氢反应的催化性能. 结果表明,在催化剂表面金属活性位(Pd,Cu)和邻近的Vn+协同下形成的CO2卧式吸附态可在172和284 ℃断裂形成CO和晶格氧,以甲基氢和亚甲基氢双位吸附在V=O上的丙烷分子吸附态可在238 ℃脱氢生成丙烯. 在600 ℃,CO2/C3H8体积比为1和空速为1?286 h-1的条件下,丙烷转化率为35.22%,丙烯选择性为85.44%. 催化剂V=O中的晶格氧参与了丙烷氧化脱氢过程.     

尿素燃烧法制备Cu-Ce-O催化剂用于消除CO

采用尿素燃烧法制备了Cu-Ce-O催化剂,考察了不经过焙烧处理的催化剂在干、湿两种气氛下催化CO选择氧化消除反应.结果表明,在燃料电池电极工作温度区间内,Cu-Ce-O催化剂表现出良好的活性和选择性.在模拟真实气体气氛下,在130℃时催化剂上CO的转化率达到99.3%,CO2选择性也高达75%.X射线衍射和扫描电镜表征结果显示,催化剂表面存在着纳米级、高分散的铜物种.     

CuO/CeO2-MOx(M=C0,Mn,Al和La)催化剂富氢条件下CO氧化性能的研究

研究了MOx(M=Co,Mn,Al和La)对CuO/CeO2催化剂富氢条件下CO选择性氧化性能的影响,并运用XRD,XPS,BET,TPR和TPD等手段对催化剂进行了表征.结果表明,MnOx和Co3O4的引入能提高CuO/CeO2催化剂富氢条件下CO选择性氧化的活性,其中以MnOx的改性效果最好,80 ℃时CO转化率达58%,140℃为100%.与其他CuO/CeO2-MOx催化剂相比,CuO/CeO2-MnOx催化剂中活性组分与载体的相互作用较强,铜原子外电子云密度升高,表面Cu和晶格氧含量较多,CO的吸附量较大.     

Pt/Al2O3整体催化剂上选择性氧化脱除甲醇重整氢源中CO --副反应对CO脱除效果的影响分析

移动甲醇重整制氢是质子交换膜燃料电池（PEMFC）可行的供氢方式之一,包括水蒸气重整、部分氧化重整和自热重整。甲醇重整制氢方法不同,重整气体积组成在H245％～75％,CO215％～25％,CO1％～10％,H2O10％～20％和N20—20％变化。重整气进入PEMFC之前要经过CO水蒸气变换反应（如果采用水蒸气重整,不需要变换过程）,     

二氧化碳加氢合成低碳烯烃反应平衡体系热力学研究

 随着世界工业的发展,含碳物质氧化的最终产物CO2的排放量与日俱增,CO2温室气体对环境的污染已引起人们广泛的关注. 研究证明,CO2可作为单体转化为烃进行二次利用,是最有前景的抑制其大量排放的途径. 在化学反应工程上,热力学研究可以为反应体系提供一个反应物转化率的理论最大值,从而更加清楚地认识这一反应体系,为衡量催化剂的效果提供有利的尺度,进而指导催化剂的开发工作. 对CO2加氢合成低碳烯烃反应体系平衡时进行了热力学研究,通过数学方法对催化作用下反应体系的热力学参数进行求解,分析了反应体系平衡时各相的平衡组成及其同温度、压力和氢/碳比之间的关系. 结果表明,CO2理论最高转化率为69%~71%.     

费托反应本征动力学中合成气分压对反应速率的影响

利用高通量动力学反应器测量了本征条件下钴基费托催化剂上反应物消耗速率rCO和产物生成速率rCH4随固定床床层的分布,并考察了它们在不同入口分压(p0CO,p0H2)条件下的变化.结果表明,入口氢碳比(H/C)0=p0H2/p0CO为影响速率的敏感外部变量,反应速率随(H/C)0的增加而加快;而合成气总压p0H2+CO则...     

氢分离与CO催化甲烷化双功能型钯复合膜

以多孔Al₂O₃陶瓷为基体材料, 采用浸渍法担载NiO后用2B铅笔修饰NiO/Al₂O₃表面, 通过化学镀法沉积约5 μm厚的金属钯, 还原后成功制得Pd/Pencil/Ni/Al₂O₃膜. 为进行对比, 还制备了未担载镍的Pd/Pencil/Al₂O₃膜. 膜的表面和断面形貌分别采用扫描电镜和金相显微镜观测, 膜的透氢动力学通过H₂/N₂单气体法测试, 并以成分为H₂ 77.8%, CO 5.2%, CO₂ 13.5%和CH₄ 3.5%的原料氢测定了膜的氢分离效果. 结果表明, 未载镍的Pd/Pencil/Al₂O₃膜只具有氢分离作用, 而Pd/Pencil/Ni/Al₂O₃膜还可以有效地将钯膜泄漏的CO和CO₂转化为甲烷, 因而成为双功能型钯膜. 这种双功能膜尤其适用于面向质子交换膜燃料电池(PEMFC)的氢气分离, 既有效解决了PEMFC对氢燃料中CO格外敏感的难题, 又提高了对钯膜缺陷的容忍度, 因而延长了钯膜的使用寿命.