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.     

甲醇交流放电产物的光谱研究

利用浓度调制光谱技术测量甲醇交流放电分解产物的发射光谱,在300～700 nm之间主要观测到激发态CO分子的B 1Σ+—A1Π Angstrōm跃迁带、激发态CH分子430 nm附近的A 2Δ—X 2Π跃迁带系和390 nm附近的B 2Σ-—X 2Π跃迁带系以及CHO(329.82 nm),CH₂O(369.8 nm),CH₃O(347.8 nm),H（巴末耳线系）的发射谱线。通过光谱强度分析得到,CO激发态B 1Σ+的振动温度达1 638 K,CH激发态A 2Δ的振动和转动温度分别为4 200和1 100 K。改变放电电压和样品气压,测量CO,CH和H的发射光谱强度的变化关系,发现增加放电电压或减少样品气压,CO（B 1Σ+）和H(656 nm) 的发射光谱强度比CH(A 2Δ)发射光谱强度增加得快,从而进一步讨论了甲醇交流放电解离通道和产氢机制。     

稀土离子掺杂对纳米TiO2光催化制氢活性的影响

采用溶胶-凝胶技术制备了纳米TiO2和一系列稀土离子掺杂的TiO2光催化剂,通过X射线衍射、透射电镜及N2吸附等技术对其进行了表征,考察了样品光催化分解水制氢的性能.结果表明,稀土离子掺杂有效抑制了TiO2粒子的生长,提高了粒子的分散性,增大了催化剂的比表面积,从而大幅度提高了其光催化分解水制氢的性能.其中,Gd3 掺杂的TiO2样品粒径最小,分散性最好,比表面积最大(是未掺杂TiO2的35倍).掺杂离子的电子构型对样品的光催化制氢活性有较大影响,具有全空电子构型的La3 和半充满电子构型的Gd3 掺杂的样品具有较高的光催化制氢活性(分别是未掺杂TiO2的3.69倍和3.72倍).     

催化氨硼烷水解制氢研究进展

当前,世界范围内的能源利用面临着巨大的挑战,开发绿色洁净能源十分重要。通过水解氨硼烷制备清洁可再生的氢气是解决能源问题的有效途径之一。选择合适的催化剂有效提高制氢效率是氨硼烷水解制氢的关键,开发高效安全的催化剂一直是该领域研究的重点和热点。本文从影响氨硼烷水解制氢反应中催化剂催化性能的因素出发,综述了活性金属组分和载体在催化剂制备过程中以及催化氨硼烷制氢反应中的作用。最后,对催化氨硼烷水解制氢过程所存在的问题以及今后的发展进行了总结和展望。     

钯基双金属合金催化甲酸制氢研究

甲酸具有来源广、成本低、质量储氢密度高等优势，成为潜在的化学储氢载体之一，然而，现在甲酸脱氢技术存在催化剂易失活、产物CO浓度高等挑战。开发高性能甲酸脱氢催化剂并实现脱氢产物的选择性调控是推动甲酸制氢技术长效发展的关键。本文提出以生物炭为载体、含钯双金属合金为活性组分，构筑Pd-M/BC(M=Cu, Ni, Fe, Co;BC为生物炭)催化剂，实现甲酸低温、高转化率及低CO选择性制氢。考察了不同热解温度生物炭载体、活性组分对甲酸脱氢性能的影响，结果表明，150°C、0.006 mL/min甲酸流率下可得到最低的CO选择性(1.31%)与高甲酸转化率(74.88%)，该研究可为Pd-M/BC催化甲酸脱氢技术的发展提供理论指导。     

钙基废弃物对生物质吸附增强式气化制氢特性的影响研究

为了提高生物质气化制氢效率，综合利用工业固废资源，利用钙基废弃物——电石渣作为CO₂吸附剂，在两段式固定床上探究了钙基废弃物的添加量、反应温度对生物质气化制氢特性的影响，着重研究了吸附剂在实际应用中的循环吸附性能，并以此探讨了电石渣对生物质吸附增强气化的影响机制。结果表明，随着电石渣添加量的逐渐增加，H₂产量和含量都呈现出增加的趋势。而随着温度的升高，H₂产量和含量先增加后减小。当CaO/C物质的量比为1，重整段温度为700℃时，气体产物中的H₂产量和含量为154.34 m L/g(生物质)和26.76%，获得最大值。当电石渣循环次数小于5时，H₂的含量和产量相较于初次反应都有所增加。     

叠层扩散层对质子交换膜电解池性能影响的实验研究

质子交换膜电解水制氢技术的发展受到成本的约束。通过提高电流密度以提高单位质子交换膜电解池的氢产量可以降低单位应用成本，但高电流密度下电解池内部传质过电势的升高会导致制氢效率的下降。本文从降低质子交换膜电解池在高电流密度下的传质过电势入手，设计了有利于传质的“钛毡–钛网”式叠层扩散层结构，并进行对照实验分析了不同扩散层结构对电解池性能的影响规律。实验证明，钛毡叠加30目钛网的叠层扩散层结构可以使高电流密度(5 A/cm²)下的传质过电势降低至0.25 V(与钛毡或30目钛网作为扩散层相比，传质过电势分别降低了0.24 V与0.55 V)，本项工作也为后续扩散层结构的优化提供了思路。     

基于阳极甘油氧化电催化的碱/酸混合电解制氢研究（英文）

耦合可再生电能的电解水制氢是一项极具前景的绿氢技术,该技术仍受限于阳极析氧反应(OER)动力学慢、过电位高等问题的限制。在阳极端采用热力学更容易的电氧化反应代替OER,可大幅降低电耗并且在阳极端获得增值产物,是电解制氢的一种新策略。甘油作为生物柴油生产的主要副产品且产能过剩,其电催化氧化(GOR)理论电位比OER低。基于此,本研究工作报道了一种耦合酸性析氢反应(HER)与碱性GOR的混合酸/碱双电解液的制氢电解器,其以泡沫镍(NF)支撑Co₃O₄纳米片(NS)电极(Co₃O₄·NSs/NF)为阳极,商用碳载铂修饰碳布电极为阴极。在阳极端,Co₃O₄·NSs/NF对GOR电催化表现出较低的过电位和转化为甲酸盐的高选择性。在该混合酸/碱双电解液电解槽中,仅仅需要额外施加0.55 V的外加电压,即可达到10 mA·cm^-2的产氢电解电流密度,并可以在阳极将甘油高选择性地转化为甲酸盐,其中产氢的法拉第效率接近100%。本研究工作为电解制氢提供...