微波液相放电乙醇制氢发射光谱研究

氢能作为一种高热值、无污染的清洁能源日渐受到国内外专家学者的追捧。微波液相放电技术在醇类中制氢具有光明的研究前景,为氢能的研究开发开辟了一条新的途径。通过对乙醇制氢发射光谱分析,有利于分析微波液相放电醇类制氢机理的探讨,为进一步改进微波液相放电制氢技术奠定基础。本文采用2.45GHz频率微波在液相醇类中放电实现了微波液相等离子体制氢,并借助发射光谱仪对微波液相放电乙醇制氢光谱特性进行了研究。研究结果显示:微波液相放电乙醇制氢过程中,能产生大量的H,O,OH,CH,C2等活性粒子;乙醇放电光谱中OH自由基、H自由基和O自由基的光谱强度要远大于纯水中OH自由基、H自由基和O自由基的光谱强度;高能粒子打开水分子中的O—H键,脱氢制氢的过程较乙醇分子难度要大,因此在微波乙醇放电制氢过程中,氢气的来源主要是乙醇分子的脱氢重组,水分解产氢的贡献度较低;在外界压力与温度一定的条件下,OH,H,O自由基的发射光谱强度随着功率的增加显著增强,而CH和C2活性粒子发射光谱强度则出现减弱趋势,这表明较大的微波功率不仅使产生的高能粒子的能量增加,同时高能粒子的密度也有所增加,导致较多的CH和C2基团被充分碰撞打开。

电位滴定法标定乙醇制氢氧化钾滴定液的浓度

目的:改进乙醇制氢氧化钾滴定液的标定方法。方法:新建电位滴定法标定乙醇制氢氧化钾滴定液,并与《中国药典》2010年版指示剂法进行比较。结果:电位滴定法与指示剂法分析结果差别无统计学意义(P>0.05),且电位滴定法突跃明显,精密度好,可信度高。结论:电位滴定法可用于乙醇制氢氧化钾滴定液的标定。

氧化物载体对Ru基催化剂催化乙醇水蒸气重整制氢反应性能的影响

分别以ZrO_(2)、Al_(2)O_(3)、La_(2)O_(3)为载体构建Ru基催化剂,借助XRD、SEM、H_(2)-TPR、XPS、乙醇水蒸气重整制氢实验及in situ-DRIFTS等对所制催化剂进行了相关测试。结果表明,Ru/ZrO_(2)催化剂的催化性能相比Ru/Al_(2)O_(3)和Ru/La_(2)O_(3)催化剂有显著提升,使用Ru/ZrO_(2)催化剂在450℃下催化乙醇水蒸气重整制氢的乙醇转化率和氢气选择性分别达到90.0%和78.4%,Ru/ZrO_(2)催化剂具有优异的稳定性、分散性、更强的C—C键裂解能力和催化乙醇氧化脱氢性能。

Ce改性Co/SEP催化剂对乙醇重整制氢的影响

采用海泡石(SEP)为载体,通过化学沉淀法制备了Co/SEP和Co-Ce/SEP催化剂,对催化剂进行X射线衍射(XRD)、H_2-程序升温还原(H_2-TPR)和透射电镜(TEM)等表征。结果表明,Ce的加入显著改善催化剂的分散度和还原性;两种催化剂应用于乙醇重整制氢实验,考察Ce的加入、反应时间、反应温度和水碳比(S/C比)对制氢的影响。结果表明,在WHSV为20.5 h^(-1),水碳比(S/C)为3,反应温度600℃时,Co-Ce/SEP乙醇转化率和氢气产率达到最高,分别为85%和65%。同时Ce的添加能使Co-Ce/SEP拥有更优的活性和稳定性。

燃料电池的氢源技术——乙醇重整制氢研究进展

对燃料电池的氢源技术之一———乙醇重整制氢的相关研究进行了综述。首先,对乙醇重整制氢在燃料电池氢源中所处的地位和占有的优势进行了分析,总结了乙醇重整制氢的反应机理,系统地归纳了国内外对乙醇重整制氢催化剂、乙醇氢分离膜及相关材料的研究进展,并对目前两种乙醇重整质子交换膜燃料电池系统的研究进行了对比分析。同时,对乙醇重整燃料电池系统存在的问题进行了初步探讨,展望了乙醇燃料电池的发展前景。

Ni/MgO-CeO_2催化低温乙醇水蒸气重整制氢

采用固相燃烧法制备了MgO,CeO2载体和不同摩尔比的MgO-CeO2复合载体,采用浸渍法制备了Ni/MgO,Ni/CeO2,Ni/MgO-CeO2系列催化剂,考察了各催化剂催化乙醇水蒸气重整反应的性能。用BET技术测定了载体的比表面,并用X射线衍射(XRD)、程序升温还原(TPR)和热重(TG)技术对催化剂进行表征。结果表明,在Ni/CeO2和Ni/MgO-CeO2上,Ni以高分散的NiO、体相NiO和与载体发生相互作用的NiO的形式存在,显示了良好的低温乙醇水蒸气重整性能;其中Mg,Ce摩尔比为1∶1时,Ni/MgO-CeO2催化剂显示了良好的活性和选择性,并且具有很好的稳定性和抗积炭能力。

中低温乙醇水蒸气重整制氢的催化剂性能研究

本文用浸渍—热分解—氢还原法(IHDHR)制备了Ni/La2O3和Ni/Y2O3催化剂,采用固定床反应器对催化剂的催化性能进行实验测试。结果表明,催化剂对中低温乙醇水蒸气重整反应表现出较高的活性和稳定性。

含水乙醇低温等离子体重整制氢研究

基于对含水乙醇等离子体重整制氢的实验研究,实现了利用锥齿形电极结构介质阻挡放电等离子体对乙醇进行重整制氢.实验结果表明:乙醇重整效率及产物中氢气的选择性与反应物初始浓度、注入功率、电源频率、反应物流量等因素有关.含水乙醇体积分数为75%时,氢气的选择性最大;氢气的选择性随着反应器中注入功率增加而增大;放电电源的频率接近负载的谐振频率时,重整率最高;对一定的反应器,反应物的流量太大和太小,都不利于重整反应的进行.锥齿形电极结构介质阻挡放电等离子体反应器的重整效率高于同轴平行电极.乙醇等离子体重整制氢的主要气态产物有H2,CO,CH4,CO2,C2H4,C2H6等,在乙醇体积分数为75%、放电间距为2.0mm,频率为10.5kHz,注入功率为240W的条件下,得到重整率为65%,产物中氢的体积比为67%.

乙醇重整制氢催化剂的研究进展

氢能源是热效率高、清洁无污染的新型绿色能源,乙醇重整反应制取氢气具有氢含量较高、毒性低和符合可持续发展等优势,应用前景较广阔。针对乙醇重整制氢催化剂高温易积炭失活,性能不稳定的问题,提出了通过合理选用催化剂活性组分并利用助剂和载体对其改性的方法可改善催化剂的综合性能。从催化剂性能角度分析,综述钴、镍和铜基催化剂在乙醇重整制氢中的作用效果,分别分析了助剂和载体对提高这些催化剂重整制氢性能的影响,并展望了乙醇重整制氢的研究方向。

Co/ZrO_(2)催化乙醇重整制氢及催化机制研究

通过溶剂热法合成了晶相组成和微观形貌不同的氧化锆并以其为载体制备了负载型Co/ZrO_(2)催化剂(Co/ZO_(M)和Co/ZO_(W)),利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、N_(2)吸附-脱附和电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)分别表征了催化剂晶相组成、微观形貌、表面孔径及钴金属的负载量,使用X射线光电子能谱(XPS)表征了催化剂表面元素的电子态并探讨了载体与负载钴金属催化剂间的相互作用,通过H_(2)程序升温还原(H_(2)-TPR)、NH_(3)/CO_(2)程序控温脱附(NH_(3)/CO_(2)-TPD)研究了催化剂活性位点的还原性能以及反应物种的吸附,测试了催化剂催化乙醇重整(ESR)制氢性能,并利用原位漫反射红外光谱(in situ DRIFTS)研究了催化反应机制。XRD和SEM结果表明,Co/ZO_(M)催化剂载体为四方相氧化锆(t-ZrO_(2)),呈光滑致密的球形颗粒形貌;而Co/ZO_(W)催化剂载体为单斜相氧化锆(m-ZrO_(2)),表面多孔、颗粒形状不规则;Co/ZO_(W)催化剂比表面积明显高于Co/ZO_(M)催化剂。NH_(3)/CO_(2)-TPD结果显示,在Co/ZO_(W)表面反应物吸附强度适中,CO_(2)吸附强度较弱,而Co/ZO_(M)对反应物和产物均能形成较高强度的吸附。在催化ESR反应中,Co/ZO_(W)催化性能明显优于Co/ZO_(M),乙醇转化率和氢气选择性分别达到100.0%和81.8%,并具有更高的催化耐受性,热重-差热分析仪(TG-DSC)结果显示Co/ZO_(W)催化剂表面积炭程度明显低于Co/ZO_(M)催化剂。in situ DRIFTS结果表明,Co/ZO_(W)具有更高的C-C键裂解能力和催化乙醇氧化脱氢性能,而Co/ZO_(M)催化剂有利于形成乙醛和丙酮等副产物导致ESR产氢效率相对较低。

Pr物种含量对NiCoPrLa类水滑石结构及衍生复合氧化物催化性能的影响

用水热法合成了2Pr/NCL、5Pr/NCL、7.5P/NCL、10Pr/NCL类水滑石和NCL类水滑石。重点考察了Pr物种含量对类水滑石结构及衍生复合衍生物催化性能的影响。用XRD、H2-TPR、H2-TPD、C2H5OH-TPD和TPO等对类水滑石和衍生复合氧化物的晶相结构及衍生复合氧化物的还原性能、吸附性能和抗积炭性能等进行了表征。同时以乙醇水蒸气重整制氢反应为探针考察了衍生复合氧化物的活性和选择性。结果表明:Pr的掺入能形成NiCoPrLa结晶度较好的类水滑石结构,Pr含量增加时类水滑石的特征衍射峰强度增强。其衍生复合氧化物在乙醇水蒸气重整制氢反应中表现出较好的活性和选择性,当反应温度为450℃时,5Pr/NCL乙醇的转化率为100%,氢气的选择性77.56%。

Ni-Cu双金属催化剂上乙醇水蒸气重整制氢研究——制备方法对催化性能的影响

我们采用分步浸渍法和共浸渍法制备了一系列的Ni-Cu/mSiO2催化剂.运用XRD、 N2吸附-脱附、 H2-TPR、 SEM、 TG-DTG等表征手段对催化剂反应前后的物理化学性质进行分析,催化剂对乙醇水蒸气重整(ESR)反应的催化性能通过常压固定床反应器进行评价.结果表明:催化剂的催化性能与载体上的活性组分分散有关,而活性金属的分散性与制备方法有关.共浸渍法制备的催化剂Ni14-Cu/mSiO2活性组分分散度较高,抗积碳能力与稳定性更好.在质量空速为2.7 h-1,水醇摩尔比为9,反应温度为550℃的条件下进行稳定性测试,催化剂Ni14-Cu/mSiO2测试25 h没有出现失活现象,乙醇转化率保持在100%, H2的选择性保持在70%以上,反应后的积碳含量仅为5.52%.

金属改性SBA-15应用于乙醇水蒸气重整制氢的研究

采用水热法将Ce金属引入SBA-15骨架,合成一系列Ce-SBA-15(Si/Ce=40, 20, 10)载体,再通过浸渍法制得Co/Ce-SBA-15催化剂.利用XRD、 UV-Vis、 FT-IR、 H_2-TPR、 N_2吸附-脱附等手段对催化剂进行表征,并用于乙醇水蒸汽重整制氢反应(ESR),考察载体骨架中Ce金属对催化剂结构和性能的影响.结果表明,水热法制备可使得Ce离子进入到SBA-15分子筛骨架,合成的载体仍保持SBA-15特有的介孔结构.与Co/SBA-15催化剂相比,基于铈的储放氧功能, Ce的加入提高了活性金属分散度,降低了反应积碳的生成,改善了催化剂稳定性.适量铈与钴的协同作用,提高了钴物种的分散度,降低了钴的烧结程度,催化剂Co/Ce-SBA-15(Si/Ce=20)具有良好的催化活性,乙醇转化率为96.6%, H_2选择性达到75.5%,反应后积碳率仅为5.6%.

A位离子掺杂种类对La0.7M0.3Ni0.7Fe0.3O3(M=Pr,Y,Sr,Zr,Ce)催化性能的影响

以聚苯乙烯胶晶(PS)为模板剂,用共沉淀法分别制备了La0. 7M0. 3Ni0. 7Fe0. 3O3(M=Pr、Y、Sr、Zr和Ce)钙钛矿复合氧化物,以乙醇水蒸气重整反应为探针,探讨了A位离子掺杂种类对La0. 7M0. 3Ni0. 7Fe0. 3O3催化活性、选择性以及积碳性能的影响。结果表明,掺杂离子均能进入了La Ni0. 7Fe0. 3O3钙钛矿晶格中,掺杂离子种类影响其晶相结构,掺杂Ce离子的样品产生较多的晶格缺陷,表面结构疏松,孔道丰富,表面吸附较多的活性氧物种,比表面积和孔径均较大。A位掺杂后钙钛矿复合氧化物还原温度有所降低,同时掺杂种类影响金属中心的形成,掺杂Ce离子的样品在还原过程中产生较多的金属中心。乙醇重整制氢反应的活性和抗积碳性能取决于样品表面活性氧物种和还原过程中产生的金属中心,表面活性氧物种协同金属中心有利于提高钙钛矿复合氧化物的活性和稳定性。