铝/水反应可控制氢

铝是地壳中最富有的金属元素,理论上可100%重复利用。铝/水反应所提供的绿色能源--氢能,很有可能解决人类将面临的能源短缺和环境污染问题。本文介绍了铝/水反应可控制氢的原理、反应机理、制氢方法及制氢装置的最新研究进展,并讨论了研发中需解决的问题。铝/水反应制氢的关键在于破坏或抑制铝表面固有的或原位再生的致密钝化膜。该制氢系统的实际应用需具备快速的反应动力学,而制氢装置的设计应综合考虑反应热的利用、燃料电池产生的水循环利用、燃料盒和膜分离技术的应用,使用回收的废铝将降低其生产成本,实现铝基制氢系统的商业化应用。     

铈镧比对CexNi0.5La0.5-xO系催化剂甘油氧化蒸汽重整制氢性能的影响

利用共沉淀法制备了CeO₂和La₂O₃复合载体的Ce_xNi_0.5La_0.5-xOO(CeNiLaO)系催化剂,在固定床反应器中考察其甘油氧化蒸汽重整制氢(OSRG)性能,并采用X射线衍射(XRD)、程序升温还原(H₂-TPR)、激光拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂进行表征分析。结果表明：La₂O₃能够有效地分散Ni颗粒,减弱Ni颗粒在反应过程中的烧结,CeO₂提供的晶格氧能够消除催化剂表面的积碳,同时La会部分进入Ce的晶格取代部分Ce⁴⁺造成晶格畸变,提高表面的氧空穴数。La₂O₃和CeO₂的共同作用有利于减弱Ni因为烧结和积碳引起的失活。在不同Ce/La摩尔比的催化剂中,Ce_0.4Ni_0.5La_0.1O表现出最好的催化活性,并且该催化剂在长达210 h的稳定性测试中,甘油的转化率都在95%以上,气相产物中的氢气浓度达50%。     

Pd及其含量对Au/CeO_2催化剂甲醇部分氧化制氢性能的影响

采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)保护乙醇还原法制备了不同Pd含量的Au-Pd/CeO2催化剂,考察了Pd及其含量对Au/CeO2催化剂甲醇部分氧化制氢反应性能的影响,并运用XRD、TPR、CH3OH-TPD和H2-TPD等技术对催化剂进行了表征。结果表明,Pd的加入提高了Au/CeO2催化剂的活性和氢气选择性,当Au/Pd     

一株嗜温高效产氢细菌Clostridium sp.08-1的分离鉴定与产氢特征

从10L连续搅拌式罐式反应器(CSTR)中分离得到1株嗜温高效产氢菌株08-1.根据菌株的形态特征和16S rDNA序列结果分析,初步鉴定菌株08-1属于Clostridium sp..同时还进一步研究了温度、pH值控制、底物浓度和种类对菌株08-1产氢的影响.结果表明.该菌株更适合利用蔗糖或成分复杂的生物质木薯粉以及废弃物厨余垃圾生长及产氢,最适产氢温度为40℃,产氢系统pH值控制在5.5时获得最大产氢量.在间歇发酵中,蔗糖浓度为20 g/L,控制温度40℃,pH值5.5,搅拌速度100 r/min时实现最大产氢速率为245 mL·(L·h)~(-1),最大产氢量达到3.06 mol.该菌株在生物制氢中具有潜在的应用价值.     

CO2预处理操作条件对Ni-Co双金属催化剂性能与结构的影响

与传统H₂预处理方法相比,新型H₂+CO₂预处理方法（HCD）能显著提升Ni-Co双金属催化剂的沼气重整活性及抗积碳性能. 考察了HCD预处理操作条件对催化剂性能与结构的影响. 较好的HCD预处理操作条件是在催化剂经H₂处理之后,再用175-200 mL·min^-1的原料气CH₄/CO₂（比例为0：10）在780-800 ℃下还原0.5-1h. 在优化预处理操作条件下对催化剂进行了511 h的耐久性考察,并运用X射线衍射（XRD）、热重-差示扫描量热（TG-DSC）、透射电子显微镜（TEM）等手段对耐久性测试后的催化剂进行了表征. 在511 h 的稳定性实验内,CH₄、CO₂转化率,H₂、CO选择性及H₂/CO体积比分别高达96%、97%,98%、99%及0.98. 催化剂在测试期间的平均积碳速率仅为0.2 mg·g^-1·h^-1. 在该预处理操作参数下,催化剂拥有最好的综合性能和良好的耐久性.     

泡沫镍载钌催化硼氢化钠水解制氢

应用化学镀法制备泡沫镍载钌(Ru)催化剂,以其用于燃料电池硼氢化钠(NaBH4)水解即时供氢.该催化剂具有稳定高效的活性和稳定性能,而泡沫镍的预处理是一重要步骤.研究了制氢过程中NaBH4浓度、反应温度及使用次数对产氢速率的影响.结果表明:产氢速率随温度的升高快速上升,当反应温度从15℃升高到60℃,产氢速率增加了十几倍;在NaBH4浓度为20%的3%NaOH溶液中,使用载Ru量为3%的催化剂,于23.5℃常压下,水解NaBH4,其产氢速率达到0.784 mL.s-1.g-1.这种容易制备的催化剂在多次使用后仍显示出较高的活性.     

煤浆电解制氢的动力学研究

研究了煤浆电解过程中电压、温度、H₂SO₄浓度、Fe³⁺浓度等因素的影响,并进行了电解前后煤粉样品的热重测试和电解后溶液的成分分析。结果表明,电压、温度、添加的Fe³⁺浓度、H₂SO₄浓度等参数对电解过程的电流密度有较大影响。其中,温度对电流密度的影响符合阿伦尼乌斯方程,在电解电压1 V条件下煤浆电解活化能为31.87 kJ/mol。TGA和ICP分析表明,电解后煤中的部分金属离子溶入溶液,导致结构和灰分成分发生了较显著的变化。     

基于火花放电等离子体部分氧化重整二甲醚制氢研究

应用自制的多级式等离子体富氢气体制备装置,进行了二甲醚部分氧化重整制氢实验。实验结果表明,常温常压下二甲醚的转化率和氢产率随占空比的增大先增大后减小,当占空比为80%时最大值分别为87.6%和39.4%。随着电源电压的增加,放电能量和持续时间逐渐增加,转化率和氢产率逐渐增加。当反应器采用保温措施或对反应物进行加湿时,转化率和氢产率均有明显提高,同时制氢能耗下降,热效率有一定提高。实验过程中附着在电极上的积炭主要是由于氧气不足造成,随空醚比的增大,积炭明显减少。     

CoOx改性TiO2光催化剂的制备、优化及其光催化分解水析氢性能研究

利用热分解法制备了不同掺杂量的CoO_x-TiO₂系列光催化剂, 并优化了制备方法。在用XRD、TEM和XPS等技术对催化剂表征的基础上，探讨了乙醇作为电子给体时CoO_x改性对P25-TiO₂光催化分解水析氢性能的影响。本文还利用连续瞬态电流-时间响应和循环伏安法等电化学方法，考察了CoO_x-TiO₂改性系列光催化剂光照条件下电流响应强度、起始光电响应特性差别及光催化析氢电位变化等光电化学性能。光催化性能实验结果表明，适当掺杂CoO_x(110～400 ℃焙烧时最佳掺杂量约为0.4wt% Co，500 ℃焙烧时最佳掺杂量约为0.6～0.8wt% Co)能够显著地提高TiO₂析氢光催化性能，产氢速率提高2个数量级。另外在适当温度下的热处理，能够改善催化剂光催化性能(最佳处理温度为300～400 ℃)。光电化学性能评价结果表明，适当掺杂CoO_x和适当温度下焙烧能在催化剂表面形成较多的析氢活性物种——含钴复合物，能有效增强催化剂光电流响应强度，并使得析氢光还原电位向有利于析氢方向位移。高含量掺杂CoO_x会在催化剂表面形成某种碳化物物种，大量含钴复合物活性中心的出现会降低光吸收效率，增加TiO₂表面光生电子-空穴复合率而使催化剂失去析氢光催化性能。     

催化剂Ni/Y2O3上低温乙醇水蒸气重整制氢研究——氢气预还原对催化剂性能的影响

用浸渍－热分解－氢还原法(IHDHR)和浸渍－热分解法(IHD)分别制备了两种纳米尺寸的Ni/Y2O3催化剂，并应用X-光电子能谱、X-射线衍射、BET比表面测试等分析技术对两种催化剂的结构进行了表征和比较。采用固定床反应器对两种催化剂的催化性能进行实验测试。结果表明，氢气预还原与否对该纳米Ni/Y2O3催化剂的催化性能有一定的影响，经过氢气预还原的催化剂对低温乙醇水蒸气重整反应表现出较高的活性和稳定性，250?℃时，乙醇的转化率达到81.9%；320 ℃时，乙醇的转化率达到95.3%，对氢气的选择性为53.6%。对经过氢预还原的Ni/Y2O3催化剂进行了60 h的稳定性测试。