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相似文献
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1.
全球人口增长及对能源需求的不断增大使能源安全问题日益严峻,开发可持续的非化石燃料能源是解决问题的有效途径.氢能具有无二氧化碳排放、能量密度高等特点,因此氢气被认为是理想的能源载体.在能量转换过程中,氢气可经由电能从再生能源中产生,以化学键的形式储存能量,亦可在需要时通过燃料电池或其他设备转换回电能并输送给终端.因此,探究高效的氢气制造方法和转换途径是实现氢能应用的重中之重.在氢气的制造策略中,电催化途径因具有快速、高效、高选择性和高性价比等特点成为目前高效制氢的最优选方案之一.自1833年Faraday首先提出电解水的概念,到19世纪20~30年代陆续出现不同种类的电解池装置,再至目前已发展的多种电催化制氢及耦合反应的设计,电解水制氢技术已取得了很大进步.本文从电催化制氢的基本原理、性能评价方法、电催化剂种类及电池结构对电催化制氢进行了总结,并评述了电催化制氢的最新研究进展,指出了目前研究中存在的问题及可能的解决方案.  相似文献   

2.
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  相似文献   

3.
铜系催化剂上甲醇蒸气转化制氢过程的原位红外研究   总被引:5,自引:0,他引:5  
 用原位红外光谱法跟踪研究了不同条件下铜系催化剂上甲醇蒸气转化制氢反应的初始开车过程.结果表明,反应过程中二氧化碳不是在一氧化碳之后产生的.可以推断,铜系催化剂上的甲醇蒸气转化制氢过程不是先进行甲醇分解为一氧化碳和氢气,然后一氧化碳和水蒸气发生变换反应生成二氧化碳和氢气.甲醇蒸气转化反应的主要过程是甲醇和水直接生成二氧化碳和氢气.  相似文献   

4.
现在燃料电池已进入实用化开发阶段。除氢作燃料的氢-氧燃料电池外;以甲醇、天然气、石油、煤作原料制成氢或氢和一氧化碳的混合物作燃料的燃料电池以及把甲醇等有机物直接作燃料的有机物燃料电池也不断问世。燃料电池在一般情况下,其发电的同时发  相似文献   

5.
低温质子交换膜燃料电池的商业化受到高纯度氢气制取、储存、运输及加注的制约。将燃料电池工作温度提高到200-250 ℃可显著提高电极动力学,提高对一氧化碳等杂质气体的耐受性,降低氢气制取成本,简化水和热管理,为燃料电池提供更多燃料选择,使得高温质子交换膜燃料电池有望实现原位甲醇重整制氢系统与燃料电池系统的无温差耦合,同时较高的运行温度为直接甲醇燃料电池和非贵金属催化剂替代铂基催化剂提供了有利条件。但超高温(200-250 ℃)聚合物电解质膜燃料电池的发展依然面临着艰巨的挑战,为促进超高温聚合物电解质膜燃料电池的发展,本文将系统总结近年的相关进展,探讨超高温聚合物电解质膜燃料电池面临的机遇与挑战。  相似文献   

6.
1引言 煤热解产生的富氢气体经过富集和纯化,得到的氢气既可作为氢燃料电池或航空航天发动机的燃料,也可以作为化工原料,还可用于改善其它气体燃料的燃烧性能等,用途广泛.所以,用热解煤的方法生产的洁净或改质的燃料,既能减少燃煤造成的环境污染,又能充分利用煤中所含的较高经济价值的化合物,具有保护环境、节能和合理利用煤炭资源的广泛意义.目前,对于煤热解制备氢气相应的催化剂还没有系统的研究.本实验以γ-Al2O3载体负载系列氧化物为催化剂,对煤热解制备氢气反应进行研究,比较了不同负载型氧化物催化剂对煤热解产生氢气的催化反应活性的差异.  相似文献   

7.
甲醇水蒸气重整制氢Cu/ZnO/Al2O3催化剂的研究   总被引:12,自引:5,他引:7  
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…  相似文献   

8.
生物质炭和富二氧化碳合成气制取二甲醚   总被引:1,自引:0,他引:1  
研究了一种利用富二氧化碳合成气和生物质炭联合制取二甲醚的方法, 其过程包括两个步骤: 富二氧化碳合成气调整以及调整后合成气合成二甲醚. 在合成气调整过程中, 利用生物质炭为原料在Ni/Al2O3催化剂上将富二氧化碳合成气调整为富一氧化碳合成气. 经过800 °C合成气调整后, 合成气中CO2含量大幅降低而CO含量大幅提高, CO2/CO的摩尔比从原始合成气的6.33降至0.21. 然后, 分别用调整前后的合成气合成二甲醚, 结果表明, 经过调整后, C转化率得到很大的提高, 二甲醚产率比调整前高4倍. 本工作提供了一种可利用富二氧化碳生物质合成气制取燃料的途径, 并且提供了一种新的利用生物质炭的方法.  相似文献   

9.
“双碳目标”的实现需要精准的政策引导和开发可替代的清洁能源. 近年来, 氢能由于具有来源丰富、热值高、清洁低碳、应用场景多样等特点, 受到了学者们越来越多的关注. 在传统制氢技术中, 化石燃料制氢技术应用最为广泛, 但其制氢反应过程造成的能耗和温室气体释放量较大. 而光催化分解水制氢技术是将太阳能转换为氢能, 将太阳能以化学能的形式储存起来, 这样不仅能利用太阳能制取氢气, 而且可以将氢能与CO2结合起来生产高附加值的化学品, 在减少碳排放的同时, 实现碳氢资源的综合利用. 综述了可实现太阳能制氢的光催化制氢(PC)、光电催化制氢(PEC)和光伏电催化耦合制氢(PV-EC)技术的研究进展, 阐释了相关技术的基本原理, 介绍了制氢技术中的关键材料, 对三种制氢技术发展过程中太阳能制氢(STH)转化效率、材料稳定性的相关研究进行了详细总结. 最后对三种太阳能制氢技术面临的关键挑战和未来发展方向进行了探讨和展望.  相似文献   

10.
目前,化石能源日益枯竭和二氧化碳排放导致的温室效应引起了世界各国的高度关注。约五分之一的二氧化碳是由使用化石燃料的交通工具所导致的。氢能是人类至今为止已知的、最为理想的清洁能源,使用零排放的氢燃料电池驱动交通工具是减少二氧化碳排放的有效手段之一。世界各国把氢能作为战略能源进行研究,我国既是能源短缺国,又是能源消耗最大的国家之一。《国家中长期科学和技术发展规划纲要》明确指出,能源是未来15年我国科技发展的重要领域,清洁能源低成本规模化开发利用则是重点领域和优先主题。 本文将将简要介绍课题组在铝基材料制氢技术、多孔金属有机框架化合物(MOFs)材料储氢技术、基于石英微天平的氢气安全检测技术和生物燃料电池的有关研究工作。  相似文献   

11.
In this article,the aptitude of natural gas as feedstock in steam reforming process for hydrogen production is compared with that of different liquid fuels (pure compounds and commercial fuels),with the aim to investigate the potentialities of biofuels to overcome the CO2 emission problems deriving from fossil fuel processing.The performances of a nickel based catalyst (commercially used in steam reforming of natural gas) were evaluated in terms of feed conversion and yield to the different products as function of temperature,space velocity and water/fuel ratio.Furthermore,a preliminary evaluation of catalyst durability was effected by monitoring yield to H2 versus time on stream and measuring coke formation at the end of experimental tests.High yields to hydrogen were obtained with ail fuels investigated,whereas the deactivation phenomena,which are correlated to carbon deposition on the catalyst,were observed with all tested fuels,except for methane and biofuel.  相似文献   

12.
Christian MM  Kenis PJ 《Lab on a chip》2006,6(10):1328-1337
The steam reforming of hydrocarbon fuels is a promising method for the production of hydrogen for portable electrical power sources. A suitable reactor for this application, however, must be compatible with temperatures above 800 degrees C to avoid coking of the catalytic structures during the reforming process. Here, ceramic microreactors comprising high surface area, tailored macroporous SiC porous monoliths coated with ruthenium (Ru) catalyst and integrated within high-density alumina reactor housings were used for the steam reforming of propane into hydrogen at temperatures between 800 and 1000 degrees C. We characterized these microreactors by studying C3H8 conversion, H2 selectivity, and product stream composition as a function of the total inlet flow rate, steam-to-carbon ratio (S/C), and temperature. As much as 18.2 sccm H2, or 3.3 x 104 sccm H2 per cm3 of monolith volume, was obtained from a 3.5 sccm entering stream of C3H8 at a S/C of 1.095 and temperatures greater than 900 degrees C. Operating at a S/C close to 1 reduces the energy required to heat excess steam to the reaction temperature and improves the overall thermal efficiency of the fuel processor. Kinetic analysis using a power law model showed reaction orders of 0.50 and -0.23 with respect to propane and steam, respectively, indicating that the rate limiting step in the steam reforming reaction is the dissociative adsorption of propane on the Ru catalyst. The performance of the microreactor was not affected after exposure to more than 15 thermal cycles at temperatures as high as 1000 degrees C, and no catalyst deactivation was observed after more than 120 h of continuous operation at 800 degrees C, making these ceramic microreactors promising for efficient on-site hydrogen production from hydrocarbons for use in polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cells.  相似文献   

13.
微型平板式反应器中甲醇水蒸气重整制氢的研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
研制了一种高效平板式微型制氢反应器,将甲醇重整和催化燃烧集于一体,吸热、放热合理耦合,实现快速启动和制氢过程自热运行;在反应器中进行甲醇水蒸气重整实验,考察了反应器腔内的温度分布,以及温度、空速和水醇比对制氢过程的影响。结果表明,当温度为270℃,空速为870h-1,水醇比为1.3时,甲醇转化率最高为94.85%,重整气组成为74.53%H2、1.76%CO、23.71%CO2;累计运行400h,重整最大产氢量接近6000mL/h,可为便携式燃料电池提供稳定氢源。  相似文献   

14.
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。  相似文献   

15.
Because of its widespread availability, natural gas is the most important fuel for early application of stationary fuel cells, and furthermore, methane containing biogases are one of the most promising renewable energy alternatives; thus, it is very important to be able to efficiently utilize methane in fuel cells. Typically, external steam reforming is applied to allow methane utilization in high temperature fuel cells; however, direct oxidation will provide a much better solution. Recently, we reported good electrochemical performance for an oxide anode La0.75Sr0.25Cr0.5Mn0.5O3 (LSCM) in low moisture (3% H2O) H2 and CH4 fuels without significant coking in CH4. Here, we investigate the catalytic activity of this oxide with respect to its ability to utilize methane. This oxide is found to exhibit fairly low reforming activity for both H2O and CO2 reforming but is active for methane oxidation. LSCM is found to be a full oxidation catalyst rather than a partial oxidation catalyst as CO2 production dominates CO production even in CH4-rich CH4/O2 mixtures. X-ray adsorption spectroscopy was utilized to confirm that Mn was the redox active species, clearly demonstrating that this material has the oxidation catalytic behavior that might be expected from a Mn perovskite and that the Cr ion is only present to ensure stability under fuel atmospheres.  相似文献   

16.
考察了催化剂Al2O3.Na2O.xH2O/NaOH/Al(OH)3催化木质素水蒸气气化制氢及其影响因素。结果表明,木质素气化的产氢速率随Na2O/C比值的升高而升高;木质素在较低的温度下气化时,较高的水蒸气流速有利于抑制CO和CO2的生成。产氢速率随水蒸气流速的增大而增大。催化剂中的铝酸钠水合物受热分解产生的水可导致催化剂中的NaOH组分产生更多的Na+和OH-离子。更多的Na+和OH-离子可使木质素中C—H键的键能更显著的降低。木质素在473 K~973 K气化的氢转化程度可达134.94%,这表明催化剂Al2O3.Na2O.xH2O/NaOH/Al(OH)3对木质素低温水蒸气气化制氢具有较好的催化活性。  相似文献   

17.
Li  Cong  Wang  YanSong  Fan  PingQing 《中国科学:化学(英文版)》2012,55(9):1982-1987
An experimental and theoretical study of steam reforming of dimethyl ether was carried out in a processor for fuel cell vehicles to explore the effect of temperature gradient and hydrogen content of the processor.A steady-state,laminar,two-dimensional axi-symmetric model was proposed to investigate the fluid flow,heat transfer and chemical reactions in the dimethyl ether steam reforming processor using porous medium approach.The numerical model was established with Star-CD program using SIMPLE algorithm and finite volume method.Experimental verification of the two-dimensional mathematical model was conducted.The numerical results coincided well with the experimental data.The effects of the parameters on the temperature gradient and hydrogen content of the processor were studied using the numerical model.  相似文献   

18.
Catalysis plays a critical role in solid oxide fuel cell systems. The electrochemical reactions within the cell--oxygen dissociation on the cathode and electrochemical fuel combustion on the anode--are catalytic reactions. The fuels used in high-temperature fuel cells, for example, natural gas, propane, or liquid hydrocarbons, need to be preprocessed to a form suitable for conversion on the anode-sulfur removal and pre-reforming. The unconverted fuel (economic fuel utilization around 85%) is commonly combusted using a catalytic burner. Ceramic Fuel Cells Ltd. has developed anodes that in addition to having electrochemical activity also are reactive for internal steam reforming of methane. This can simplify fuel preprocessing, but its main advantage is thermal management of the fuel cell stack by endothermic heat removal. Using this approach, the objective of fuel preprocessing is to produce a methane-rich fuel stream but with all higher hydrocarbons removed. Sulfur removal can be achieved by absorption or hydro-desulfurization (HDS). Depending on the system configuration, hydrogen is also required for start-up and shutdown. Reactor operating parameters are strongly tied to fuel cell operational regimes, thus often limiting optimization of the catalytic reactors. In this paper we discuss operation of an authothermal reforming reactor for hydrogen generation for HDS and start-up/shutdown, and development of a pre-reformer for converting propane to a methane-rich fuel stream.  相似文献   

19.
吸收增强式甲烷水蒸气重整制氢反应可以生成高浓度的H2和较低浓度的CO、CO2。研究建立了考虑钙基吸收剂活性下降对吸收增强式甲烷水蒸气重整制氢过程影响的多次循环反应模型,在实验数据验证的基础上,计算了三种吸收剂活性下降特性对吸收增强式重整制氢过程的影响。结果表明,对于石灰石吸收剂,产生高纯H2的时间随循环次数的增加而急剧下降;白云石循环反应活性提高,产生高纯H2的时间随循环次数的增加而缓慢下降;CaO/Ca12Al14O33的循环使用次数明显大于石灰石和白云石。  相似文献   

20.
化学链是指将某一特定的化学反应通过化学介质的作用分多步反应完成的过程.这一概念早在20世纪初就曾被用于以水蒸气与铁反应制备氢气,并于20世纪中期被提出用于二氧化碳的商业化生产.然而,时至今日,尚无商业化的化学链工艺用于化石燃料的转化.在近年来全球气候变暖及能源危机的急迫形势下,化学链循环过程由于其具有可以将碳基燃料直接转化为可供封存的二氧化碳的独特能力而格外受到关注,人们因而加大了对化学链工艺的研究开发力度.现代化学链工艺逐步克服了早期工艺的缺点,并不断尝试开发以煤或者其他固体燃料作为直接进料的新工艺.现有的各种小试及中试装置操作结果及系统模拟分析表明,化学链循环工艺可以有效地降低二氧化碳分离能耗并提高化石能源转化效率,极具商业化潜力.本文主要介绍目前世界范围内现行的使用化石燃料作为原料的化学链循环工艺,重点总结对比了化学链燃烧和化学链气化两个过程的发展现状,并对化学链循环工艺工业化进程中的机遇和挑战进行了简要的讨论.  相似文献   

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