Cu/ZrO_2催化剂中的氢和水逆溢流效应及其对甲醇分解反应的影响

应用漫反射红外和质谱在线技术对H2,H2O及甲醇在ZrO2及Cu/ZrO2上的程序升温脱附(TPD)及程序升温反应(TPSR)行为进行了研究.结果表明,Cu/ZrO2催化剂中铜锆组分间表现出显著的氢和水组分“逆溢流”效应.对Cu/ZrO2催化体系中ZrO2表面线式及桥式羟基物种浓度随还原预处理温度变化的进一步分析表明,由于氢和水“逆溢流效应”的存在,使得Cu/ZrO2在较低的还原温度下活化的同时,在铜锆界面处形成较丰富的氧阴离子和氧空穴活性位,而后者的形成与存在直接影响并决定了甲醇在Cu/ZrO2催化剂上的低温催化分解行为.

电晕放电等离子体甲醇分解制氢

对常温常压下电晕放电等离子体分解甲醇制氢反应作了探讨 .分别用直流电和频率在 2 0 0 0Hz的交流电作为放电电源造成不同的电场状态 ,以研究各种因素对等离子体转化甲醇制氢的影响 .研究表明 ,电晕放电能在短时间 (<10 -1s)内完成很高的氢产率 ,进料浓度显著影响制氢速度和能耗 .相对于直流电电晕放电 ,交流电中的正弦波类电晕放电对甲醇分解非常有效 .锯齿波交流电的甲醇分解能力却相当低 .

太阳能甲醇分解能量转换机理实验研究

本文通过太阳能分解甲醇燃料实验,来研究太阳能与化石燃料互补的能源利用系统的能量转换新机理,揭示减少燃料化学能释放过程(火用)损失和提升太阳热能品位的本质,并得到基于实验的量化依据。实验研究了反应过程能量品位关联机理和效果,并揭示了主要因素影响规律。太阳热能温度的升高,有利于分解反应的进行,但温度过高会负面影响品位提升的效果,260℃左右是较合理的;与太阳能甲醇分解反应装置规模对应的进料量条件是影响能量转换过程的关键因素,也将影响太阳热能品位提升效果。研究成果将为开拓太阳能与化石能源互补的能量系统提供理论支撑和实验数据。

焙烧温度对CeO_2改性Pd/Al_2O_3甲醇分解催化剂性能的影响

考察了焙烧温度对Pd/Al2 O3 和CeO2 改性Pd/Al2 O3 甲醇分解催化剂反应性能的影响。在 30 0℃～ 70 0℃范围内焙烧 ,Pd/Al2 O3 和Pd/CeO2 /Al2 O3 催化剂的活性都呈现出先升高后降低的趋势。XRD结果表明高温焙烧时活性组分Pd在γ Al2 O3 载体表面发生聚集是Pd/Al2 O3 催化剂活性降低的原因 ,而XPS结果却表明 ,Pd在CeO2 改性γ Al2 O3 载体表面的浓度与Pd/CeO2 /Al2 O3 催化剂的活性变化并非呈现一致关系 ,TPR表明活性组分Pd和助剂CeO2在γ Al2 O3 上产生了一定的相互作用。从而认为Pd的分散度以及Pd和CeO2

不同载体对甲醇分解钯催化剂性能的影响

用浸渍法制备了Pd/γ-Al2O3和Pd/Ce0.65Zr0.35O22种甲醇分解催化剂。采用XRD,NH3-TPD(NH3-Temperature-Programmed Desorption),XPS及H2-TPR(H2-Temperature-Programmed-Redution)等手段对2种催化剂的结构和性能进行表征,并考察了催化剂上甲醇低温分解的活性。结果表明,Pd/Ce0.65Zr0.35O2催化剂具有较弱的表面酸性及良好的低温还原性能;XPS结果表明2种催化剂中的Pd均以氧化态形式存在,并且Pd在Ce0.65Zr0.35O2固溶体上呈高度分散状态,Pd与Ce间具有较强的相互作用。结合活性考察可知,Pd+的存在有利于甲醇的分解。Pd/Ce0.65Zr0.35O2催化剂具有高的催化活性,220℃时甲醇转化率接近100%。

新型催化剂上甲醇分解制氢过程的宏观动力学及反应行为

在床层等温的条件下，建立了单管反应器的一维拟均相数学模型，并得出了新型催化剂上甲醇分解制氢过程的宏观动力学方程。对不同条件下的反应行为进行了研究，模拟计算表明，新型催化剂对甲醇分解及一氧化碳变换具有良好的性能。

太阳能甲醇分解吸收-反应器研制与实验研究

利用中温太阳能为甲醇分解的吸热反应供热,可以将中温太阳能转化为合成气燃料的化学能,同时提高燃料热值和太阳能的可用性,还可以实现太阳能与化石燃料的互补.本研究提出了太阳能热化学系统的一体化设计原则,建立了综合考虑太阳能集热、反应动力学和反应器结构参数的太阳能甲醇分解反应器的理论分析模型,并首次研制了5 kW热功率的抛物槽式太阳能甲醇分解一体化实验装置.太阳能甲醇分解的实验结果表明太阳能集热器可以为甲醇分解提供200～300℃的反应温度,在辐照300～800 W/m^2,甲醇进料量为0.5～41/h条件下,甲醇转化率可以达到50%～95%,投射到吸收-反应器上的太阳能转换为燃料化学能的效率可以达到30%～60%,具有良好的甲醇分解和太阳能转换性能.研制的实验装置体现了一体化设计特征,同时理论分析结果与实验结果也具有很好的一致性.本文研究成果将为开拓太阳能与化石能源互补的能量系统提供理论支撑和实验数据.

基于太阳能甲醇分解的冷热电联产系统

本文从太阳能与化石能源综合互补利用的思路出发,将中低温太阳能利用与冷热电联产系统有机结合,研究提出了一种太阳能甲醇分解冷热电联产系统。该联产系统能够提高现有太阳能系统在中低温范围内的能源利用效率,并能部分替代化石能源。(火用)分析表明,系统节能关键在于太阳能供热甲醇分解过程有效减少了燃烧过程能量损失。本文的研究可为太阳能系统的发展及化石能源的替代提供新的思路。

C207铜基催化剂常压甲醇分解反应动力学(Ⅱ)催化剂效率因子正交配置解

在内循环无梯度反应器中常压下测定了工业颗粒C207催化剂甲醇分解反应宏观速率,测定了催化剂孔径分布和曲节因子,获得了催化剂效率因子的实测值。探讨了计算催化剂效率因子的甲醇单组分模型和多组分模型的正交配置解,颗粒催化剂存在中心平衡死区。在相同反应条件下,催化剂效率因子模型计算值与实测值的相对误差的绝对值的平均值在11%以内,结果表明计算模型是可行的。

流动法测定甲醇分解催化剂活性的实验装置改进

合成甲醇的催化剂常用流动法测定甲醇分解的实验进行研究和评价。实验成功的关键因素是在整个实验过程中作为载体的氮气流速保持稳定。采用质量流量计替代原实验装置中的稳压管及毛细管流量计等调控流速的装置,以保证氮气流速稳定和可调。

Ru改性碳纳米管催化甲醇分解的密度泛函理论研究

基于密度泛函理论,运用VASP软件计算了甲醇在Ru改性单壁碳纳米管(Ru/CNTs)表面分解的全部基元反应所涉及的吸附能、活化能和部分反应速率常数,探究了甲醇在该催化剂表面的分解机理。根据吸附能确定了各物种的最优吸附位;其中,COH、CH和C最优吸附位是bridge Ru-C(br1)位,其余物种的最优吸附位均为Top Ru(T1)位。甲醇分解的第一步基元反应存在三条反应路径,即CH 3OH→CH 3+OH、CH 3OH→CH 2OH+H和CH 3OH→CH 3O+H;由活化能及反应速率常数分析可知,主反应路径为CH 3OH→CH 2OH→CHOH→COH→CO,即甲醇分解时其C—H键最易发生断裂,生成的CH 2OH分子经连续脱氢最终生成CO.因此,Ru/CNTs催化甲醇分解的主产物是CO和H,且不易积碳。

C207铜基催化剂常压甲醇分解反应动力学(Ⅰ)本征动力学模型

在直流流动积分反应器中常压下研究了C207催化剂甲醇分解反应本征动力学。实验温度、气体组成与甲醇合成工业条件相接近。以实验測定数据应用改进高斯-牛顿法对动力学模型参数进行估值,获得甲醇分解反应本征动力学方程。

自制实验装置在甲醇分解实验中的应用

为了弥补目前物理化学动力学实验中实验装置的不足,针对教学实际需求,设计了甲醇分解实验装置。该实验装置由反应器及与其配套的程序升温控制器、气路管道、流量控制装置以及产物分析装置构成。该实验装置结构简单、操作方便、原理展示清晰、面板操作性强。以甲醇分解实验为例,对实验装置的应用进行了研究。该实验装置可连续测试不同温度、空速、甲醇浓度等条件下甲醇的分解率及产物的选择性,能较好地满足高校化学类专业实验教学的需求。

甲酸甲酯和水共存下甲醇分解制燃气的化学平衡

建立了甲酸甲酯和水共存下的甲醇分解制燃气体系的热力学模型,以研究该体系的热力学平衡限度．考察了温度、压力、进料组成对体系的平衡限度影响,探讨了甲醇转化率、氢气和一氧化碳等产物的收率及选择性等．分析发现反应器温度在200℃、压力为0．1 MPa时可以获得最佳的原料转化率．研究认为甲醇分解的副产物甲酸甲酯可明显提高氢气和一氧化碳的收率,采用循环工艺分解甲醇可行．进料中的水会导致体系吸热能力降低,且促进二氧化碳生成,应尽量降低进料中水的含量．

新的甲醇分解循环回收技术可以帮助解决塑料垃圾问题

位于美国田纳西州的Eastman特种材料公司开发了循环再利用技术,可以处理聚酯废物以及其他难以循环回收的塑料中的碳。采用一种叫做醇解的方法,能够将聚酯产品分解成聚合物单体。一旦分解成单体,就可以重新引入到新聚酯聚合物的生产中。在Eastman公司的循环回收工艺中,经过加热、加压并加入甲醇对废聚酯进行解聚,产生对苯二甲酸二甲酯(DMT)、乙二醇(EG)和其他特殊单体,作为原料制备新的聚酯。

甲醇蒸气转化及甲醇分解过程的思考

加强对甲醇分解以及甲醇蒸气转化过程的研究具有十分重要的现实意义。目前,各个国家都加大了对甲醇分解和甲醇蒸气转化过程中的相关问题的研究,但是还是存在一些问题和矛盾。本文将主要围绕甲醇蒸气转化及甲醇分解过程展开论述。

更好的聚酯化学回收工艺——糖酵解、甲醇分解或水解?

与聚烯烃通过热解破坏聚合物链并产生未知烯烃混合物不同,通过平衡反应合成的聚酯,如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),可以通过强制反向反应解聚成单体或中间体,如对苯二甲酸(TA)和单乙二醇(MEG)等单体、对苯二甲酸二甲酯(DMT)或双(β-羟乙基)对苯二甲酸乙二醇酯(BHET)等中间体。比较了3种可行的PET化学回收方法:糖酵解法、甲醇分解法和水解法。

双轴跟踪太阳能驱动甲醇分解的动力系统研究

提出了一种双轴跟踪的中低温太阳能甲醇分解与化学回热耦合的动力系统。集热单元采用双轴跟踪的抛物槽式集热器;利用导热油吸收中低温太阳能和烟气余热从而间接分解甲醇;所生成的合成气进入燃气轮机燃烧作功,烟气驱动制冷和供热,实现冷热电输出。镜场采用双轴跟踪,余弦损失消除,集热效率得以提升。通过系统集成,将烟气余热和中低温太阳能转化为化学能,能量品位提高,并且化学回热作为中低温太阳能的备用能源技术,有利于系统稳定运行,延长系统运行时间。在设计工况下,系统的一次能源利用率为78.55%,太阳能净发电效率达22.61%。研究结果为高效利用太阳能提供了有效途径。

DNI扰动条件下太阳能甲醇分解反应器的流量调控策略分析

太阳能热化学反应器实际运行性能会受DNI波动影响。本文研究了在DNI扰动下,不同流量控制策略对甲醇转化率、运行温度、太阳能-化学能转化效率等的影响规律,获得了满足催化床温度限制条件、甲醇转化率最高的优化流量调控策略。例如,当DNI从800阶跃降低至400 W·m^(-2)时,流量随之阶跃变化会使催化床温度升高至598 K,超出运行安全温度限制;而流量在60 s内斜坡降低至目标值时,满足催化床温度限制的同时甲醇转化率最高,为最优运行控制策略。

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300～700nm之间主要观测到激发态CO分子的B^1Σ^＋—A^1Π Angstrom跃迁带、激发态CH分子430nm附近的A^2Δ—X^2Π跃迁带系和390nm附近的B^2Σ^-—X^2Π跃迁带系以及CHO（329.82nm）,CH2O（369.8nm）,CH3O（347.8nm）,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1638K,CH激发态A^2Δ的振动和转动温度分别为4200和1100K。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（656nm）的发射光谱强度比CH（A2Δ）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。