分布式中小规模天然气制氢的工业研发进展

针对燃料电池行业发展所带来的分布式中小规模供氢的需求,列举了北美几家公司在分布式制氢方面的新技术研发情况,介绍了相关的分布式制氢新技术:流化床反应器、微通道反应器、钯膜分离、PSA小型化等。

一种新型制氢反应器气体流动特性的实验研究

针对天然气水蒸汽重整制氢的工业应用,提出了一种膜组件成环型放射状排列的新型流化床膜反应器的概念设计。建立了该反应器的冷态模型,在冷态模型中膜组件上部引入示踪气体氦气模拟在反应器中引入空气实现自热反应,通过自行研发的热导氦气浓度检测系统,采用单分布器与多分布器向床层中引入氦气,检测了床层中氦气的浓度分布。实验结果表明,氦气浓度在反应器中呈非均匀分布,在氦气分布器下方越远处,氦气浓度越低。多分布器引入气体时,在膜组件处横截面的氦气平均浓度与出口处的氦气浓度的比值较单分布器时的比值要低。实验结果为该种新型反应器的工程设计和模拟提供了依据。

生物质气化制氢中的流化床工艺选择

可再生的生物质及其他含碳燃料气化后能够产生富氢气体。通过回顾生物质气化技术,从现有的10种气化工艺中筛选出3种可用于生物质制氢的气化工艺:FERCO Silvagas、MTCI和FICFB工艺,并加以详细介绍。同时分析了将流化床应用在生物质气化制氢工艺中的优点及需要进一步开展的研发工作。

广州地区应用微型热电联产系统的运行成本及碳减排分析

分别考察了广州典型家庭在使用4种不同技术的微型热电联产产品(Ene-Farm、Ene-Farm Type S、Ecowill、Whisper Gen)时的运行成本与碳减排效果,并分析电价、气价变化对运行成本的影响。结果表明,Ene-Farm的运行成本最低,经济节约指数达14.8%,Ene-Farm Type S的碳减排效果最好,二氧化碳减排指数达37.3%。灵敏度分析表明,微型热电联产系统的运行成本随着电价的升高、气价的降低而降低。

也谈二甲醚作为民用燃料的应用

目前我国已成为二甲醚（DME）的生产大国,2008年国内二甲醚的有效产能超过120万吨/年,2010年总产能达到1000～1500万吨/年[1]。目前,中国无论在生产技术、产能总量还是在应用开发领域,都已成为世界上最先启动二甲醚大型工业化的国家。

天然气自热重整模块化流化床膜反应器的测试

针对燃料电池等行业对分布式高纯度氢气的需求,研发了一种新型模块化流化床膜反应器用于中小规模天然气水蒸汽自热重整制氢。在一个天然气制氢测试平台上对该反应器进行了中试研究,测试了空气引入方式对床层温度均匀性的影响,钯膜组件及催化剂的工作性能,并将反应器尾气成分与平衡态最小自由能模型预测的结果进行了比较。测试结果表明该新型模块化流化床膜反应器适于天然气自热重整制氢。

化工类本科生毕业设计中引入HazOp分析的教学实践

本文介绍了HazOp分析的主要内容,分析了将HazOp分析引入化工类专业毕业设计的必要性,论述了加拿大不列颠哥伦比亚大学化工系在学生毕业设计中进行HazOp分析的教学过程。在本院的毕业设计及化工设计大赛中,我对学生进行了HazOp分析教育,培养了学生的安全文化背景,增强了分析化工过程潜在危险的能力。

基于PEM燃料电池的微型天然气热电联产系统的研发

以天然气为原料的KW级热电联产系统能够实现能量的梯级利用,满足居民及小型商业用户的能源需求,基于质子交换膜燃料电池技术的热电联产系统其中的一个重要的联产方案。设计了以自热重整为制氢技术的KW级热电联产的工艺流程,采用化工模拟软件Aspen Plus对流程进行了模拟分析。分析了典型案例的输入、输出及流程中的关键节点的工艺数据。分析了水碳比、氧碳比、进料温度对系统性能,包括发电效率、燃料处理系统效率、氢气产量、合成气中CO含量和热水产量的影响。确定了系统的工艺流程。研发、设计、加工并测试了系统的主要部件:集成了水蒸汽发生器的重整反应器、高温变换反应器、低温变换反应器、CO优先氧化反应器。时重整反应器,实验测试了温度、水碳比、甲烷空速、氧碳比对反应器性能的影响。对于CO优先氧化反应器,考察了催化剂装填方式、CO空速和氧碳比对反应器性能的影响。结果表明:催化剂稀释之后分三段装填有利固定床反应器床层温度分布和出口CO浓度降低,反应器的最佳CO空速在30 h^(-1),氧碳比越高出口CO浓度越低,当氧碳比为2.8时出口CO浓度为7ppm,同时,固定床反应器连续工作20 h固定床反应器床层温度分布均匀温度,出口CO浓度保持在10×10^(-6)以下。

高温质子交换膜研究进展

高温质子交换膜燃料电池解决了传统质子交换膜燃料电池催化剂易受CO等杂质气体毒化、水热管理复杂等问题,成为当今燃料电池发展的主要方向。高温质子交换膜是实现高温操作的关键部分。本文结合质子传递机理,分析了以水作为质子溶剂、非水质子溶剂质子交换膜以及无机固态质子导体膜的研究现状,认为有机/无机复合膜和非水质子溶剂膜,尤其是其中的磷酸掺杂的PBI膜是高温质子交换膜的发展方向。

基于质子交换膜燃料电池的微型天然气热电联产研发进展

基于质子交换膜燃料电池(PEMFC)的微型天然气热电联产系统有着广阔的市场发展前景。这种系统将千瓦级天然气制氢、燃料电池发电及余热利用有机的结合在一起,可以将天然气的一部分高品质的化学能通过氢气这个中间介质转化为电能,其余的低品位的能量用于采暖及生活热水供应,可有效提高系统的可用能利用程度,实现天然气这种清洁能源的"温度对口、梯级利用"。介绍了微型燃料电池热电联产系统的技术路线,并对国内外微型制氢技术的研发及热电联产系统的产业化状况进行了介绍和分析。

利用热导检测器实时检测混合气体组分含量的方法及装置

化工生产过程中,经常需要对混合气体中某一组分的含量进行实时检测。本文提出了一种利用热导检测器实时检测混合气体中某一组分浓度变化的方法及装置,详细介绍了该新型检测系统的原理、构造和使用方法。采用该装置对某流化床冷态模型中示踪气体的浓度进行了检测验证,实验结果表明,该套装置操作简单,通用性强,准确度较高。

铝水反应制氢技术研发进展

铝是地壳中含量最多的金属元素,来源广泛,价格低廉,密度低。铝与水反应制氢,可作为一种氢气存储的有效手段,储氢值高达11.1%(质量分数),是一种非常良好的氢载体,也是为质子交换膜燃料电池供氢的理想储氢介质,反应产物环境友好,副产物可以回收利用。介绍了国内外有关铝水反应制氢技术在质子交换膜燃料电池中的应用进展,讨论了几种促进反应持续进行、缩短诱导时间的方法,比较了几种制氢反应器,总结了其未来的发展趋势。

一种环型放射状流化床膜制氢反应器传热特性研究

针对天然气水蒸气重整制氢的工业应用,提出了一种膜组件呈环型放射状排列的新型流化床膜反应器的概念设计。该反应器含有一个重整/膜分离区(在下部)及一个氧化区(在上部)。搭建了该反应器的冷态模型,在冷态模型中,膜组件上部的氧化区安装了3支管型电加热器以模拟实际反应器中引入空气进行氧化反应的热源。实验研究了采取不同加热方式时,不同气速下床层的温度分布,实验结果为该种新型反应器的工程设计和模拟提供了依据。

能源工程及自动化专业实验教学改革的探索与实践

专业实验课是高等学校的一门重要的基础课程,是提高学生动手能力,培养多种综合素质的重要环节,传统的实验教学方式存在较多弊端。华南理工大学在学科建设中借鉴了各方面的宝贵经验,按照专业培养目标,制定了合理的专业实验内容,根据专业实验课程的授课经验,提出了改进实验教学方式的新措施,并通过实践取得了良好的效果。

一种CO优先氧化装置的实验研究

质子交换膜燃料电池需要CO含量低于10μL/L的富氢合成气作为燃料。CO优先氧化是一种深度脱除CO的有效方法。设计了一种CO优先氧化反应器,考察了催化剂装填方式、CO空速和氧碳比对反应器性能的影响。结果表明:对于所测试的操作条件,催化剂稀释之后分三段装填有利于反应器床层温度的均匀分布和出口CO浓度的降低;氧碳比越高出口CO浓度越低,当氧碳比为2.8时出口CO浓度为7μL/L。连续20 h的测试表明,反应器床层温度分布均匀,出口CO浓度保持在10μL/L以下。

双流化床生物质气化及CO_2捕获的模拟

用AspenPlus建立了双流化床气化和燃烧模型，对生物质在双流化床中气化及CaO吸收合成气中的CO2过程进行了模拟研究；探讨不同反应条件：气化温度、蒸汽与生物质的质量配比（S／B）以及CaO循环量与生物质的质量配比（Ca/B）对合成气成分的影响，为该类型工业反应器的研发提供了理论依据。模拟分析结果表明：气化温度低于700℃时，CaO能很好地吸收气化过程中产生的CO2并促进平衡反应向产氢方向进行；在温度为650℃及CaO作用下，S／B在0．6～1．7内对合成气成分的影响不大；CaO的加入能够有效地改善合成气的组成，合成气中氢气浓度能达到95％以上，氢气产量达到52mol／kg。

油页岩开发利用技术研发进展

近几年,油页岩利用技术的发展引起了广泛关注,世界上许多公司研发了先进的工艺。新技术取得的进展包括用水量减少、CO2减排、能源利用效率提高,以及对地下水和周围环境的保护。本文按地表处理和原位处理技术分别介绍了目前正在研发的新型油页岩利用技术,并详细论述了欧美几家公司的工艺流程及研发进展,同时对各种新技术的优缺点进行了评价。

流化床膜反应器的应用研究进展

流化床膜反应器中所采用的膜主要有2类,一类为钯(及其合金)膜,另外一类为透氧膜。介绍了近十几年来流化床膜反应器的新型应用研究,主要集中在反应器概念设计、膜及其透过性能、以及流化床流体特性。提出未来有必要对流化床膜反应器中化学反应与膜分离过程的耦合这一关键科学问题进行深入的研究,揭示膜对流化床流体力学特性的影响和流化床对膜透过性能的影响机理,以及这两个过程的耦合机制。

家庭用微型热电联产技术

介绍了微型热电联产的技术路线,简述了基于斯特林发动机、固体氧化物燃料电池及质子交换膜燃料电池的家庭用微型热电联产系统的特点及测试情况,比较了其优缺点,概述了其商业化示范情况。

移动氢源用铝水反应制氢技术研究

铝水反应可作为一种快捷有效的制氢技术为燃料电池提供氢源。考察了几种改善铝水反应制氢的途径,比较了铝水反应制氢成本,设计了氢气生产利用与残渣回收工艺。结果表明:提高碱液浓度、提高温度、增加铝粉的比表面积等都能有效地提高产氢速率;NaOH和KOH对铝水反应有明显的促进作用,二者的最大产氢速率基本相同;Ca(OH)2的促进作用明显弱于前两者;在相同的实验条件下,Mg(OH)2和Al(OH)3对铝水反应几乎无促进作用;沉淀的存在有助于铝水反应。