高温氦气加热甲烷蒸汽重整制氢热力学分析

对高温氦气加热的甲烷蒸汽重整制氢过程进行了热力学分析。结果表明,在较高温度条件下压力对系统重整性能的影响很小。在重整压力大于1 MPa,水碳比大于2时,随着温度的升高,热效率先增加到最大值然后又缓慢下降;在温度800~1000℃范围内,随着水碳比的增加热效率先升高后下降。分析表明,利用高温气冷堆氮气供热的甲烷蒸汽重整制氢系统,选择较高的水碳比和重整温度有利于提高系统热效率和制氢性能。得到了匹配高温气冷堆供热系统且能使氢气产量和热效率的接近最大值的甲烷蒸汽重整反应优化操作参数范围.     

生物质超临界水制氢的数值模拟

本文对生物质在超临界水环境下气化制氢过程提出简化的两相流物理化学模型,并利用该模型进行数值模拟.着重讨论了温度、颗粒半径对生成气体摩尔百分比、气化率的影响.数值结果表明,颗粒的半径主要影响生物质颗粒气化分解的速率,而温度主要影响颗粒气化产物进一步生成氢气的过程.颗粒越小,气化分解的速率越快.温度的影响主要集中在气相反应上,使得CO进一步转化为H2.本文的理论和数值结果对实际的制氢过程中的参数控制具有实用价值.     

生物质超临界水流化床气化制氢系统与方法研究

本文提出在生物质超临界水气化制氢过程中采用流化床反应器防止反应器结渣堵塞.首先,基于流化床内多相流动力学理论,通过分析获得了超临界水流化床的主要参数包括最小流化速度、终端速度、流化方式等的设计准则.应用此设计准则成功构建了一套超临界水流化床气化制氢系统,实验研究表明高浓度生物质浆料在长达5个小时的气化过程中反应器未见堵塞现象,并获得了与生物质在管流反应器中气化相似的气体产物.     

中低温太阳热能的甲醇重整制氢能量转换机理研究

通过甲醇-水蒸汽化学反应,本文提出中低温太阳热能与甲醇重整反应结合的制氢新方法,探讨了中低温太阳热能与甲醇重整制氢过程的能量转换机理,分析了不同压力条件下的水碳比、反应温度对中低温太阳热能-甲醇重整制氢的影响规律.研究结果表明:集热180～240 ℃的低品位太阳热能(品位为0.34～0.42)将能更好地与甲醇重整反应所需的品位相匹配.在反应压力为1×1.01325×105 Pa,反应产物中H2浓度可有望达到72%～75%,中低温太阳热能转化为化学能占燃料化学能的份额可达12%.该研究为低能耗制取清洁燃料氢提供了一条新途径.     

沛城煤矿天然焦-CO_2气化特性研究

在热重分析仪上研究沛城煤矿天然焦-CO_2气化反应特性:比较了不同温度下天然焦与原煤的气化特性,考察了气化反应温度、气化介质CO_2流量和操作压力对天然焦-CO_2气化反应特性的影响。结果表明:沛城煤矿天然焦与原煤的气化特性比较接近,略高于原煤;气化温度对气化反应影响显著;气化温度1000℃、试样质量10mg左右、常压气化条件下,气化反应气体流量达到60 mL/min时,才基本消除外扩散的影响;随着气化压力的增加,气化反应速率增加,天然焦试样碳转化率增加,同一反应时刻,随压力的增加,试样碳转化率的增加并不呈线性,在较高压力下,压力对二氧化碳与沛城煤矿天然焦的还原反应的影响较弱。     

中低温太阳热能与甲醇重整互补制氢实验研究

本文提出一种利用150～300℃中低温太阳能驱动的甲醇-水重整反应制氢的新方法,该方法操作温度远低于其他太阳能热化学制氢方式.在5kW抛物槽式太阳能集热器.吸收/反应器上对制氢关键过程进行了实验研究.实验结果表明:甲醇转化率可达90%以上,产物氢气浓度为66%～74%;1mol甲醇制氢量可达2.90mol,接近理想状态3mol;基于能量品位的概念,深入分析了这一过程的能量转换机理;并对制氢成本进行了初步分析.本文的研究成果为高效利用中低温太阳热能与低能耗、低成本制氢提供一条新途径.     

生物油及生物质炭电催化制氢

报道了以生物质热裂解产物-生物油和生物质炭为原料,利用双固定床反应器和电催化水蒸气重整方法高效制氢过程研究．获得的最大绝对氢产率达到110.9 g H₂/1 kg干生物质,气相产物包括72%H₂、26%CO₂、1.9%CO和痕量的CH₄．研究了添加生物质炭对生物油制氢效果的影响,以及重整反应温度、通入催化床的电流等反应条件对生物油和生物质炭制氢效果的影响．结果表明,生物质炭的添加使绝对氢产率增加了大约20%～45%,提     

用NiCuZnAl催化剂最大化生物油自热水蒸汽重整制氢

在较低的温度下,通过将放热的部分氧化反应和吸热的水蒸汽重整反应耦合起来的自热方式实现了高效的制氢过程. 在氧碳比(O/C)为0.34,水碳比(S/C)为3,温度为600 oC时生物油接近完全转化,得到最高氢产率为64.3%. 自热水蒸汽重整反应条件温度、O/C、S/C、质量空速等可以用来控制反应氢产率和气体产物分布. 对自热过程和普通水蒸汽重整过程做了比较,并对反应机理进行了探讨.     

乙醇氧化重整制氢的热力学研究

乙醇制氢是乙醇在能源领域应用的主要技术方向之一,现有的乙醇水蒸气重整制氢技术存在成本过高、能量结构不合理、转换效率低、难以持续稳定运行等一系列问题.本文根据热力学基本定律建立乙醇水蒸气重整制氢过程的数学模型;指出乙醇水蒸气重整制氢技术存在化学反应焓变过大的问题,然后提出并分析乙醇氧化重整制氢的技术原理和方案。最后使用现有的非贵金属催化技术,设计出一种乙醇氧化重整制氢装置,实现含水乙醇的可持续制氢,并通过第三方检验机构测量生成物成分和含量。检验数据与热力学模型一致表明:乙醇制氢的主要产物是H_2、CH_4、CO、CO_2、C_2H_4等可燃气体和液体杂质,在局部高温脱水且存在活性氧元素的情况下,会出现析碳现象,可通过乙醇溶液的浓度和活性氧浓度调节生成气体成分,体积分数为0.64乙醇溶液是最理想的制氢反应物。     

微波液相放电乙醇制氢发射光谱研究

氢能作为一种高热值、无污染的清洁能源日渐受到国内外专家学者的追捧。微波液相放电技术在醇类中制氢具有光明的研究前景,为氢能的研究开发开辟了一条新的途径。通过对乙醇制氢发射光谱分析,有利于分析微波液相放电醇类制氢机理的探讨,为进一步改进微波液相放电制氢技术奠定基础。本文采用2.45 GHz频率微波在液相醇类中放电实现了微波液相等离子体制氢,并借助发射光谱仪对微波液相放电乙醇制氢光谱特性进行了研究。研究结果显示：微波液相放电乙醇制氢过程中,能产生大量的H,O,OH,CH,C₂等活性粒子;乙醇放电光谱中OH自由基、H自由基和O自由基的光谱强度要远大于纯水中OH自由基、H自由基和O自由基的光谱强度;高能粒子打开水分子中的O—H键,脱氢制氢的过程较乙醇分子难度要大,因此在微波乙醇放电制氢过程中,氢气的来源主要是乙醇分子的脱氢重组,水分解产氢的贡献度较低;在外界压力与温度一定的条件下,OH,H,O自由基的发射光谱强度随着功率的增加显著增强,而CH和C₂活性粒子发射光谱强度则出现减弱趋势,这表明较大的微波功率不仅使产生的高能粒子的能量增加,同时高能粒子的密度也有所增加,导致较多的CH和C₂基团被充分碰撞打开。     

甲醇--动力联产系统热功转换过程分析

在联产系统能量和物质转换过程模拟和分析的基础上,重点研究了热功转换过程及其与甲醇合成过程的相互影响.得到部分联产率对系统输出功、甲醇合成压缩机耗功、甲醇产量、合成塔副产蒸汽的影响.并对比了动力独立生产系统和部分联产系统供电效率.     

气相温度脉动对煤粉颗粒挥发分释放的影响

本文在不同的气相平均温度条件下,研究了气相温度脉动对不同粒径煤粉颗粒挥发分释放的影响。计算结果表明,与不考虑气相温度脉动相比,气相温度脉动加快了煤粉颗粒瞬时质量的下降即挥发分的释放。随着气相温度脉动强度的增加,这种加快颗粒瞬时质量下降即挥发分释放的趋势更为明显。     

Field evaporation of silicon surfaces

Quantitative measurements on field evaporation of Si(111) surfaces in hydrogen imaging gas have been carried out by field ion microscopy. The field evaporation rate is found to increase exponentially with increase of the reciprocal of tip temperature in the range 80–103 K. The evaporation field strength increases with increase of tip temperature in the investigated range, 80–300 K. Within the applied pressure range, 5× 10^?6 to 2 × 10^?4 Torr of hydrogen gas, the evaporation rate linearly increases with the gas pressure. Similar effects of temperature and gas pressure on field evaporation of Si(111) surfaces have been observed also in silane imaging gas. A model, based on a field-induced formation of surface hydrides as a rate-determining step, is proposed, which accounts for all the experimental results of the field evaporation process.     

燃烧法合成碳纳米管的实验方案设计

碳纳米管是一种新型的碳材料,其合成方法多种多样。燃烧法是一种新兴的合成方法,燃烧过程提供用于碳纳米管生长的高温环境,同时也提供足够的烃原料。目前,用于合成碳纳米管的原料包括气体燃料和液体燃料,火焰类型主要有层流扩散火焰、逆流扩散火焰和预混火焰等。影响炭纳米管火焰合成的因素主要有气体成分,温度,催化剂,燃氧比和采样条件。我们采用甲烷扩散火焰用于实验研究炭纳米管的合成条件。实验系统包括扩散火焰喷嘴,混和段,质量流量计,取样探针和基板,气源。内径5 mm的喷嘴与内径100 mm的钢筒同轴。实验测得在气量为0．20 SLM时火焰高度为 3．5 cm。涂覆有催化剂的基板水平朝下置于火焰中采样,并将采集的样品进行电镜分析。本文还对燃烧法合成碳纳米管的机理进行了分析。     

煤制氢零排放系统

氢能在未来可持续能源系统中，可望成为与电力并重而又互补的主要终端能源。煤制氢具有重要的战略地位。本文构造并分析煤制氢零排放系统。主反应器中部分炭转化为氢的系统冷煤气效率可达９０％，分析揭示了系统中的热集成情况和能量平衡。     

在氢气氛围下利用电弧放电法大量制备纳米碳管的研究

利用以石墨为电极的直流电弧放电法,在氢气氛围下制备出了纳米碳管.实验结果表明,在阴极上形成的碳素堆积物中,其前端表面及其内部都生成了纳米碳管.经扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察分析发现,所生成的纳米碳管其形态构造在氢气的压强和直流电弧电流发生变化时,没有显著差异.在氢气压强为11999Pa,直流电弧电流为60A时,得到了大量的、管径较均匀、直而长的纳米碳管. 关键词：     

进气温度对微燃机燃烧室燃烧特性的影响分析

本文通过实验研究了在保持微型燃气轮机燃烧室出口排气温度不变的情况下,改变进口空气温度对燃烧室燃烧特性的影响.结果表明,随着燃烧室进气温度的增大,燃烧效率提高,燃烧室出口温度不均匀性系数减小,热阻增大,总压恢复系数有所降低.同时,实验结果还表明,随着燃烧室进口空气温度的增大,燃烧室出口处CO及未燃烬碳(UHC)排放浓度显著降低,但NO排放浓度则增大.根据实验结果,本文还分析了进气温度的改变对燃烧室燃烧特性的影响规律,为今后微型燃气轮机燃烧室的研制及改进提供了参考依据.     

电子助进化学气相沉积金刚石中的光发射谱特性

采用蒙特卡罗方法,对以CH4/H2为源料气体的电子助进化学气相沉积(EACVD)金刚石中的氢原子(Hα,Hβ,Hγ)、碳原子C(2p3s2p2∶λ=165.7nm)以及CH(A2Δ→X2Π∶λ=420～440nm)的光发射过程进行了模拟,气体温度随空间的变化采用温度梯度变化,研究了不同反应室气压及衬底温度下的光发射谱特性。结果表明,不同衬底温度下各谱线强度均随气压的增大先增大后减小;当气压较低时,谱线强度随衬底温度的增大而减少,而气压较高时,谱线强度随衬底温度的增大而增大。     

用等离子体增强化学汽相沉积方法制备纳米晶粒硅薄膜光致发光

报道用高氢稀释硅烷为反应气源，用等高子体增强化学汽相沉积（ＰＥＣＶＤ）方法淀积的含有纳米晶粒硅薄膜，未经任何后处理过程，在室温下观察到可见光致发光。将此光发射归因于纳米硅晶粒中的光生载流子在量子尺寸效应下所产生的光子能量高于硅单晶本体能隙，还对发光具有重要影响的一些淀积参数进行了研究。 关键词：