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.     

用低温电催化重整方法和CoZnAl催化剂进行低温生物油重整制氢

利用电化学催化重整方法和CoZnAl催化剂实现了高效的生物油重整制氢过程．研究了电流强度对氢气产率、碳转化率以及产物分布的影响．结果表明,通过催化剂的电流对氢气产量和碳转化率都有明显的促进作用,在500 oC低温重整条件下氢气产率和碳转化率分别达到大约70%和85%．此外,用XRD、XPS、TGA和BET研究了电流对催化剂的结构和性能的影响．结果表明,通电催化床中热电子对生物油中含氧有机物的重整反应起着重要的促进作用．     

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     

生物油制氢中催化剂与吸收剂研究

本文利用固定床反应器考察了自制催化剂在生物油水溶性组分重整制氢反应中的表现以及耦合水蒸气预处理的CO2吸收剂对反应的影响。通过比较自制催化剂与商业催化剂Z417在重整反应中的催化性能,以及预处理吸收剂对重整反应的改进作用,结果表明：在反应温度为800℃,水油比为4．9的条件下,自制催化剂Ni／CeO2-ZrO2的氢产率...     

在Ni/HZSM-5催化剂上低温水蒸汽重整生物油制氢

利用浸渍方法制备的Ni/HZSM-5催化剂在生物油低温水蒸汽重整合成中表现了较高的催化活性． 探讨了催化剂的组成、重整温度、水碳比例对重整过程的影响．在电催化重整研究中,发现催化剂上通过的电流可以显著地促进生物油水蒸汽重整．通过对不同负载量的Ni/HZSM-5催化剂和Ni₂₀/Al₂O₃催化剂的催化活性的比较,NiO在催化剂中负载量为20%(Ni₂₀/ZSM)时表现出了最高的催化活性; 即使在450 oC时, 在Ni₂₀/ZSM催化剂上也可以达到碳转化率接近完全, 氢气产率约为90%的效果． 利用XRD、ICP/AES、H₂-TPR、BET等表征手段对Ni/HZSM-5催化剂的形态和结构进行了表征.     

多种金属掺杂的镍基催化剂用于中温重整生物油制氢的设计

一种新的由共沉淀法合成的多种金属(铜、镁、铈)掺杂的镍基混合氧化物催化剂,在250～500 oC用于生物油高效重整制氢. 摩尔比为Ni:Cu:Mg:Ce:Al=5.6:1.1:1.9:1.0:9.9的催化剂表现出较高的催化重整活性,在传统的水蒸气重整模式和500 oC条件下,氢产率达82.8%;电催化重整模式中,在400 oC 和3.1 A,氢产率达91.1%.ECR模式中重整温度和通过催化剂电流促进生物油的重整和热裂解.另外催化剂在300～600 oC显示出较高的水煤气变化反应活性,生物油重整过程中催化剂性质的变化利用ICP、XRD、XPS和BET进行了表征. 生物油重整机理基于基元反应、催化剂表征进行了讨论.     

C12A7-Mg催化剂水蒸汽重整生物油、石脑油和CH4制氢

利用自制的C12A7-Mg催化剂,研究了催化水蒸汽重整生物油、石脑油和CH4制备氧气的性能,以及催化剂寿命,并用X射线光电子能谱对催化剂进行了表征．温度测试范围为250-850℃．对于催化水蒸汽重整生物油反应,在750℃时,氢气产率最大达到80％,碳的转化率接近95％．在相同的反应温度下,催化水蒸汽重整石脑油和CH4的氢气产率和碳的转化率要低于重整生物油反应．催化剂的失活主要是由于重整过程中的积碳．     

C12A7-MgO催化剂上的生物油裂解制氢

快速裂解生产生物油被认为是最经济的生物质生产液体燃料的路线之一.液体生物油具有易收集、易存储、易运输优势.与直接气化相比,生物油更容易通过改性转化为燃料;还能从中提取某些具有很高价值的化工原料和产品.因此,生物质裂解液化制生物油具有十分重要的意义.对生物质进行热化学处理以得到富氢燃气已进行了一些研究[1,2].而关于生物油裂解产氢的研究较少[3].本工作利用我们合成的C12A7MgO催化剂,研究了催化裂解生物油制备富氢燃气的活性以及催化剂寿命,并用X射线衍射方法对催化剂的结构进行了表征.将CaCO3和γAl2O3按摩尔比12∶7研磨…     

生物质油-水两相体系乳液光重整制氢

光重整催化生物质-水溶液制氢被认为是一种高效环保的制氢方法。大量水溶性生物质已被证明可被有效利用从而提高光催化效率,但油性生物质却因其会与水形成两相不互溶体系而在光重整制氢应用中受到极大限制。本文通过水解法制备出锐钛型TiO_2微球作为光催化剂,再通过硅烷偶联剂对其进行表面部分疏水改性使其具备双亲性,以此作为固体乳化剂稳定辛醇-水乳液。实验结果表明,TiO_2经改性后能有效稳定辛醇-水乳液且明显提高光重整制氢效率。     

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。     

太阳能甲醇重整制氢过程催化剂颗粒床特性及综合性能数值分析

针对太阳能甲醇重整制氢系统的数值研究,以往受限于网格划分和计算资源,多采用假设均匀的多孔介质模型,但难以准确描述微观结构下的多组分热-质传输和化学反应过程。本文结合催化剂颗粒床模型和多孔介质模型各自优势,建立了基于实际催化剂颗粒床孔隙率分布的太阳能甲醇重整制氢系统三维综合数值模型,并将计算结果与传统模型进行对比,发现孔隙率分布对系统性能有着较大的影响,而本文所建的基于实际孔隙率分布的模型更接近于系统真实情况。基于此,本文进一步考察了催化剂颗粒尺寸和运行参数对整个系统流动传热和化学反应综合性能的影响规律。     

利用双段床反应器从生物油重整合成气合成甲醇

一种组合了合成气在线调整和甲醇合成的双段床反应器,成功应用于由生物油重整得到的富CO₂合成气的高效合成甲醇．在前段催化床反应器内,富含CO2的原始生物质合成气在CuZnAlZr催化剂的催化作用下可以有效地转化为含CO的合成气．经过450 oC的合成气在线调整之后,CO₂/CO的比率由6.3大幅降至1.2．经过调整后的生物质基合成气在后段催化床反应器内由工业CuZnAl催化剂催化合成甲醇,当反应条件为260 oC 和5.5 MPa时得到每小时每kg催化剂的最大甲醇     

微通道甲醇重整制氢过程的模拟分析

针对甲醇蒸汽的微通道重整催化反应过程,建立化学热力学-物理-数学模型,利用数值模拟分析,分别从Pd/ZnO催化剂下的单速率模型和Zn_Cr/CeO_2/ZrO_2催化剂下的双速率模型考察操作条件对甲醇水蒸气重整制氢输运规律的影响,发现微通道反应器以其高面体比促进了甲醇转化率和氢气产率的提高,且有助于反应器内温度分布均匀;对不同的操作条件下甲醇的转化效果进行分析比较,可为实际操作参数的选取提供参考。     

甲烷二氧化碳重整反应镍基催化剂的研究

为研制高性能的甲烷二氧化碳苇整反应催化剂,本文采用实验测量方法研究了不同制备条件、添加不同助剂以及不同反应温度对于催化剂活性及选择性的影响规律。结果表明,在600℃下焙烧4 h为较好的催化剂制备条件,Ni-MgO-CeO_2/γ-Al_2O_3在各个反应温度下性能均较好。温度对于催化剂的活性、稳定性以及选择性均有较大影响,对于活性的影响尤为显著,在600～800℃的温度范围内,温度每升高100℃,反应物的转化率可提高约20%～30%。     

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.     

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.     

用不同类型的分子筛催化剂催化转化生物油制烯烃

研究了用一系列不同类型的分子筛催化剂催化转化制取低碳烯烃的过程,测试的催化剂包括HZSM-5、MCM-41、SAPO- 34和Y型分子筛．按照低碳烯烃的绝对收率和选择性,催化剂的活性排序为：HZSM-5>SAPO-34>MCM-41>Y型分子筛．研究表明,使用HZSM-5分子筛催化剂,获得的生物油最大低碳烯烃收率约为0.22 kg/(kg生物油),低碳烯烃的选择性约为50%,且生物油几乎实现完全转化．同时还研究了反应条件对生物油制低碳烯烃的影响．为了弄清催化剂结构与和低碳烯烃形成之间的关系,对相关催化剂进行了详细表征,对生物油热裂解和催化裂解过程进行了详细比较．     

基于颗粒堆积床模型的线性菲涅尔式太阳能甲醇重整制氢系统综合性能研究

本文建立了线性菲涅尔式太阳能吸热/反应器光热–化学反应过程三维数值模型,并对其缩小模型进行了研究,探究了典型的外部因素(太阳能热流分布)和内部因素(催化剂颗粒半径)对系统流动换热与热化学反应综合性能的影响。首先,基于离散元法建立了催化剂颗粒随机堆积床模型。其次,基于蒙特卡罗光线追迹法与多目标优化遗传算法获得了太阳能热流分布。然后,对比了优化前的、优化后的以及理想情况下的系统综合性能,进一步分析了催化剂颗粒半径的影响。研究发现,热流优化后的系统化学反应性能接近于理想,而减小颗粒半径也可促进化学反应,但会增加流动阻力。催化剂颗粒大小的优选或可综合考虑反应程度、流动阻力和烧结温度限制等进行权衡选取。     

利用间冷的甲醇重整制氢-发电联产系统

基于能的梯级利用的思路,本文提出了一种新颖的制氢-发电联产系统.新系统利用空气压缩的间冷热提供甲醇重整反应热,不仅合理地利用低温间冷热,同时实现了甲醇重整制氢弛放气的综合利用.新的联产系统具有优良的热力件能,相对节能率达到4.8%.根据图像(火用)分析方法,阐明了利用间冷热甲醇重整制氰过程删损失减少和间冷热品位提升的机理.本文对新循环进行了分析,并以制氢和发电的分产系统为参照,研究了其性能规律.