超临界流体中CO和H2吸附过程的Monte Carlo模拟

利用Monte Carlo (MC) 方法,研究了一氧化碳和氢气在不同密度正己烷中的等温吸附情况.模型考虑了正己烷密度对一氧化碳和氢气在催化剂表面吸附量与吸附速率的影响.结果表明,主要有三个因素会影响溶质的吸附量:当溶剂密度低于其临界密度时,体系压力是影响溶质吸附量的主要因素；当体系处于超临界区时,超临界溶剂的溶解能力以及溶质和溶剂之间的竞争吸附是影响溶质吸附量的主要因素.在一定范围内增加溶剂的密度（压力）可以提高溶质在催化剂表面的吸附速率.     

一氧化碳添加对甲烷/空气贫燃预混火焰的影响(英文)

通过对贫燃条件下(燃料与空气化学计量比φ=0.60-0.80)的甲烷/一氧化碳/空气火焰结构进行数值模拟,研究燃料中一氧化碳添加量对层流燃烧速度、氮氧化合物的排放以及熄火拉伸率的影响.随着燃料中一氧化碳添加量的不断增加,层流燃烧速度有所下降,这与燃料中加入氢气产生的现象有所不同.为了解释这一现象,本文深入探讨了层流燃烧速度与H+OH浓度峰值之间的关系,结果表明,一氧化碳的增加导致H+OH浓度峰值呈线性下降,与层流燃烧速度下降趋势完全一致.随着一氧化碳的增加,氮氧化合物排放量有所下降.探讨了NO的生成机理,且由敏感性分析得到生成NO的重要反应,分析当一氧化碳量增大时,NO的浓度以及重要反应的NO生成率均下降.此外,利用数值模拟求解径向拉伸率,深入分析燃料中添加一氧化碳时拉伸率对贫燃火焰稳定性的影响.由计算结果得到熄火拉伸率,发现燃料中一氧化碳的添加在一定程度上能够增强火焰的稳定性.     

氢气对正丁烷/空气混合物催化着火的热作用和化学作用

通过对正丁烷/氢气/空气混合物在Pt 催化表面的详细反应机理分析, 研究了氢气添加对正丁烷/空气混合物催化着火过程的影响. 研究发现, 在正丁烷/空气混合中添加氢气有助于正丁烷在更低的温度下实现催化着火, 而且不同的氢气添加量对混合物的着火温度和着火过程呈现不同的影响: 当氢气添加量较小时, 氢气的作用主要呈现为热影响; 而当氢气添加量较大时, 氢气的作用主要呈现为化学影响. 这些结果与实验结果是一致的. 本文进一步确定了发挥不同作用的氢气添加量的范围, 并分别对热作用和化学作用情况下的着火启动反应进行了动力学分析.     

铜系催化剂上甲醇蒸气转化制氢过程的原位红外研究

 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．     

燃料特性对车用柴油机有害排放的影响

研究了车用柴油机燃用不同品质燃油时,其排气烟度、颗粒PM、氮氧化物NO_x、碳氢HC和一氧化碳的排放特性,采用了五种不同硫含量、芳烃含量和十六烷值的柴油,进行了发动机台架实验和模拟整车NEDC循环实验。结果表明,随着燃油硫含量的减少,柴油机排气烟度、HC、CO、SO₂排放有所下降;模拟整车NEDC循环的PM排放显著降低;NO_x排放的变化幅度很小。随着燃油芳烃含量的降低,柴油机排气烟度、PM、NO_x、HC、CO排放的降幅显著。随着燃油十六烷值的升高,柴油机的排气烟度大都呈持续下降趋势;PM、HC排放显著降低;NO_x、CO排放的变化幅度较小。     

市场动态

燃油添加剂用上纳米技术 北京大学李正孝教授率先应用纳米技术开发出一种纳米燃油添加剂,这种产品不仅可以大大降低机动车尾气中氮氧化物等污染物的排放,还可(?)油10％～20％。国家环保总局机动车排污监控中心出具的检测数据表明:添加纳米燃油添加剂后,碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物的排放量分别降低14.3％、7.8％和13.8％。     

低温燃料化学特性对湍流预混火焰传播的影响

大分子碳氢燃料的低温化学反应及两阶段点火特性会显著影响火焰的分区及燃烧情况。本文采用数值模拟的方法探究了正庚烷/空气预混混合气在RATS燃具上的湍流火焰传播,与试验结果具有一致性。模拟使用的是44种物质,112步的正庚烷简化动力学机理。使用Open FOAM的reacting Foam求解器建立了简化模拟流道及出口的三维模型,模拟了在大气环境下,初始反应温度450–700 K、入口速度6 m·s~(-1)与10 m·s~(-1)、焰前流动滞留时间100 ms及60 ms、当量比φ=0.6的正庚烷/空气混合气湍流火焰燃烧情况。结果发现,标准化湍流燃烧速度与混合气初始温度以及流动滞留时间有关。在低温点火阶段,正庚烷氧化程度受到初始温度与速度的影响,燃料分解并在预热区中产生大量中间物质如CH_2O,继而会影响湍流火焰燃烧速度。随着初始反应温度的升高,湍流燃烧火焰逐渐由化学反应冻结区过渡到低温点火区;温度超过一定数值后,燃料不再发生低温反应,此时燃烧位于高温点火区域。     

正癸烷燃烧机理及航空煤油点火延时动力学模拟

以单一正癸烷作为国产航空煤油的单组分替代模型, 应用自有的碳氢燃料反应机理生成程序ReaxGen-Combustion构建了燃烧反应的详细机理. 以国产煤油在加热型激波管上的燃烧实验为参考, 对比研究了文献报道的3组分替代模型(模型Ⅰ)、2组分替代模型(模型Ⅱ)以及本文的单组分替代燃烧反应机理(模型Ⅲ)在预测我国航空煤油点火延时特性方面的实用性. 结果表明, 温度在1052~1538 K时, 模型Ⅰ预测的点火延时与实验值相差较大; 模型Ⅲ在温度高于1176 K时的预测值与实验值符合较好, 在1052~1176 K之间时则相差较大; 模型Ⅱ与模型Ⅲ预测值符合很好, 由于前者考虑了低温反应机理, 因而对1052~1176 K区间的预测精度与模型Ⅲ相比有所改善. 计算还发现, 模型Ⅱ中添加的20%(质量分数)1,2,4-三甲基苯对高温段点火延时未产生明显影响.     

镍基催化剂催化木醋液重整制氢实验研究

为了实现木醋液的高值化利用,在固定床反应器中,进行木醋液催化重整制氢实验,采用浸渍法制备一系列不同Co添加量的Ni基催化剂,以产氢率、碳转化率、H_2选择性和积炭量为主要评价指标,探究液时空速、反应温度、镍钴比等工况对木醋液催化重整制氢的影响,同时采用XRF、H_2-TPR、SEM及元素分析等方法对催化剂进行了表征。结果表明,液时空速增加,产气量增大,但液时空速过高会加速催化剂失活。高温有利于木醋液的催化重整制氢反应,温度到达900℃时,氢气产率最高。随着钴添加量的增加,反应产生的积炭降低,但氢气产率也会有所下降。因此,当液时空速为60 h~(-1),温度为800℃时,采用Ni-0.5Co/Al_2O_3催化剂,最适于木醋液的催化重整制氢实验。     

无膜生物电化学制氢反应器的产气特性

研究了无膜生物电化学制氢反应器的设计及产气特性。设计和组装的电化学制氢反应器为无膜电化学制氢反应器。它是以碳毡作为阳极,以负载一定量Ni-Al-Sn（Ni-50%、Al-45%、Sn-5%）合金粉催化剂的石墨板作为阴极,乙酸钠作为电解质。其工作原理是在两极间外加一定电压,阳极区的微生物降解有机物产生电子到达阴极,质子在阴极得到电子生成氢气。主要考察了阳极碳毡数量、环境温度、外加电压等因素对产气速率和氢气选择性的影响。结果表明,当阳极面积为900cm²、环境温度为30℃、外加电压为0.9V时,反应器产气速率最高可达4.21m³/(d·m³),氢气选择性最高为70.4%。     

H2O、CO2组分对NOx存储-还原性能的影响

NOx存储-还原技术是控制汽车稀燃NOx排放的重要手段之一,在汽车尾气中H2O、CO2组分含量均相对较高,有必要弄清这些组分对NOx存储-还原特性的影响。论文以MnOx改性Pt/Ba/Al2O3催化剂为研究对象,评价在不同气氛下的NOx存储能力和催化还原性能。结果表明：CO2、H2O组分均抑制催化剂的NOx存储性能,H2O的抑制作用主要表现在低温区,CO2抑制NOx存储的现象在高温区更为显著。CO2对NOx存储速率的抑制作用较H2O更为明显,且其NOx存储速率随着温度的升高表现的差异性更为明显。对于NOx催化还原过程,CO2、H2O或CO2 H2O添加均导致N2选择性降低,其N2选择性按CO2 > H2O > CO2 H2O的顺序降低。     

Interactions Between Surface Reactions and Gas-phase Reactions in Catalytic Combustion and Their Influence on Ignition of HCCI Engine

IntroductionThe phenomenon of catalytic combustion was firstdiscovered in 1817 when Humphry Davy observed thatPt wires could promote combustion reactions in flamma-ble mixtures. Since then, considerable efforts havebeen focused on the application of catal…     

乙醇/柴油混合燃料的相溶性及对发动机性能影响的研究

利用助溶剂解决乙醇/柴油的相溶性问题，讨论了混合燃料中乙醇和助溶剂添加量对相溶性的影响，并使用助溶剂体积分数为1.5%、乙醇体积分数分别为5%、10%、15%的混合燃料及 20号纯柴油（分别表示为E5、E10、E15和 E0）在发动机台架上进行了性能和排放试验。研究结果表明，柴油的烃组成是决定相分离温度的决定性因素；对全部测试油品，乙醇体积分数在10%、助溶剂添加体积分数为1.5%时，混合燃料相溶性较好。台架试验显示，随着混合燃料中乙醇掺烧比例的增加，发动机的燃油消耗率逐渐增加，而发动机的额定功率和最大扭矩逐渐降低，但最大扭矩降低的幅度较小；此外，随着乙醇掺烧比例的增加，CO比排放量减少，HC、NOx和PM的比排放量逐渐增加，但NOx和PM的比排放量增加幅度不大。10%体积分数的乙醇添加量是乙醇/柴油的最佳掺烧比。     

Experimental and kinetic study of shock initiated ignition in homogeneous methane–hydrogen–air mixtures at engine‐relevant conditions

The ignition delay time of two stoichiometric methane/hydrogen/air mixtures has been measured in a shock tube facility at pressures from 16 to 40 atm and temperatures from 1000 to 1300 K. Overall, the observed reduction in ignition delay with some methane replaced by hydrogen is relatively small given the large concentration of hydrogen involved in the current study. With a high hydrogen mole fraction (35% of the total fuel), a reduction of the ignition‐promoting effect was observed with reduced temperature. A detailed chemical kinetic mechanism was used to simulate ignitions of test mixtures behind reflected shocks. An analysis of the mechanism indicates that at higher temperatures, the rapid decomposition of hydrogen molecules leads to a quick formation of H radical pools, which promote the chain branching through H + O₂ ? O + OH. At lower temperatures, the branching efficiency of hydrogen is low; a weak effect of hydrogen on methane ignition could be result from the reaction between H₂ and methylperoxy CH₃O₂, which contributes extra H radicals to the reaction system. The effects of hydrogen also decrease with increasing pressure; this is related to the negative pressure dependence of hydrogen at the second ignition limit. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. Int J Chem Kinet 38: 221–233, 2006     

Cu对Cu－Mn－Ce－O和Cu－Mn－Ce－Pd－O催化剂三效性能的影响

利用火焰脉冲－微反装置考察了Ｃｕ－Ｍｎ－Ｃｅ－Ｏ和Ｃｕ－Ｍｎ－Ｃｅ－Ｐｄ－Ｏ两类催化剂的三效活性。结果表明Ｃｕ的加入有利于Ｃｕ－Ｍｎ－Ｃｅ－Ｏ的ＮＯｘ和ＣＯ的转化，而不利于Ｃｕ－Ｍｎ－Ｃｅ－ｐｄ－Ｏ的ＮＯｘ和ＨＣ的转化。ＸＲＤ分析结果表明在Ｃｕ－Ｍｎ－Ｃｅ－Ｏ中加入Ｐｄ，原来的ＣｕＭｎ＿２Ｏ＿３消失，生成新相ＭｎＡｌ＿２Ｏ＿４；ＴＰＲ分析结果表明Ｃｕ使Ｍｎ－Ｃｅ－Ｏ样品表面氧量增加，表面易于还原，而使Ｍｎ－Ｃｅ－ｐｄ－Ｏ样品表面难于还原。实验结果还表明Ｍｎ－Ｃｅ－ｐｄ－Ｏ催化剂的三效性能远远优于Ｃｕ－Ｍｎ－Ｃｅ－Ｏ催化剂。     

稻壳生物油的燃烧及污染物排放特性研究

对稻壳生物油在空气气氛下进行了热重分析,并计算得到生物油的挥发、降解和残炭燃烧的活化能分别为63.11kJ/mol、81.01kJ/mol和161.29kJ/mol。在自砌的小型工业窑炉上开展了生物油燃烧实验,研究了生物油的点火工艺和燃烧污染物的排放规律。通过调整喷雾速度和喷嘴结构,在炉膛预热并使用明火点火源的情况下,生物油可以顺利点火。生物油燃烧容易生成CO,提高过量空气系数能有效地控制CO的生成,但同时会生成更多的NOx。在生物油中添加甲醇和乙醇助剂后,点火容易,燃烧温度提高,尾气中CO和NOx含量都一定程度的下降。     

吸收增强式甲烷水蒸气重整制氢循环反应模拟

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。     

Reaction mechanisms of carbon dioxide methanation

Constant increase of carbon dioxide emissions from anthropogenic activities leads to the search of options for its recycling and utilization. Although recycled CO₂ utilization as a raw material for the production of chemicals and propellants can be challenging, it is the most sustainable way to mitigate its emissions. Among the most promising applications of CO₂ is its catalytic fixation with hydrogen via the methanation reaction to methane. CO₂ methanation, depending on the used catalyst and overall reaction conditions, can proceed through different mechanism or pathways. A literature review on the methanation reaction mechanism shows that CO₂ can be converted to methane either by direct methanation or through the formation of a CO intermediate. This article analyses the proposed reaction mechanisms of CO₂ methanation.     

Kinetics and mechanism of the explosive reaction of carbon monoxide and oxygen

A new technique is described for quantitative measurement of the conditions of reactant concentration at ignition in mixtures of carbon monoxide and oxygen. A thin film of carbon covering the surface of a quartz reaction vessel reacted with oxygen to form carbon monoxide and small quantities of water. Explosions were observed above 900 K over the pressure range 15–100 torr with ratios of CO/O₂ far below those hitherto explored. The onset of explosion was favored by the addition of hydrogen, methane, and water and was inhibited by the addition of inert gases. A simple mechanism predicts the occurrence of an explosion over a wide range of product composition and total pressure.