生物炭模板构筑Fe-Ni复合载氧体及其化学链制氢反应性能研究

采用松木热解生物炭为模板构筑Fe-Ni复合载氧体((Fe-Ni/BC),并与溶胶-凝胶法制备的NiFe_2O_4载氧体(NiFe_2O_4/SG)对比,采用SEM、XRD、XPS、BET、H2-TPR、TG-redox循环等表征方法考察载氧体的物理、化学性质,并在固定床上进行化学链制氢循环实验。结果表明,Fe-Ni/BC载氧体为Ni_(0.6)Fe_(2.4)O_4与Fe_2O_3的混合晶体,保留了生物炭骨架并形成了大孔结构。与NiFe_2O_4/SG相比,Fe-Ni/BC平均粒径更小,比表面积更大,吸附氧含量更高,更有利于氧的释放。在固定床实验过程中,Fe-Ni/BC表现出更强的化学链制氢与抗积炭性能,其最大产氢速率是NiFe_2O_4/SG的1.58倍,制取H_2的相对浓度可达到99.5%以上。

溶胶-凝胶法制备NiFe 2O 4载氧体及其化学链制氢反应性能

采用溶胶-凝胶法制备了NiFe 2O 4载氧体,并应用于化学链制氢(CLH)反应过程,通过正交实验方法考察了原料配比、溶液pH值、凝胶温度等制备条件对载氧体物化特性和制氢性能的影响。结果表明:柠檬酸与金属离子摩尔比(R CAMI)是影响载氧体前驱体空间结构的主要因素,进而影响载氧体晶型构成、比表面积及其化学链制氢性能;溶液pH值影响柠檬酸络合物水解缩聚速率,并通过强化或抑制热解气反应阶段CH 4裂解积炭来影响制氢过程H 2纯度;凝胶温度提高可强化载氧体前驱体离子成核速率,但会导致生成溶胶不稳定,影响制备载氧体晶型结构及比表面积,较低凝胶温度有利于载氧体晶格氧释放。适用于化学链制氢的NiFe 2O 4载氧体制备条件为:R CAMI为1,pH值为7,凝胶温度为60℃;制得H 2纯度接近100%。