稀燃条件下掺烧乙醇重整气对直喷汽油机燃烧及碳烟排放影响的仿真研究

为解决直喷汽油机稀薄气体的燃烧及排放问题,采用掺烧乙醇重整气改善直喷汽油机的性能,并利用CONVERGE三维仿真技术从微观角度解释发动机的性能表现。结果表明,引入乙醇重整气可以改善缸内当量比分布,促进H基、OH基的生成,有助于燃烧的良好进行;随重整气掺混比的升高,HO_(2)和H_(2)O_(2)分布范围更广、浓度更高,在燃烧室内分层现象更加明显;随着重整气掺混比增加到20%,缸内碳烟的生成质量和数量密度峰值分别降低了90%和56.25%,直喷汽油机碳烟排放得到有效改善。

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。

选择氧化物载体调变乙醇重整和1,3-丁二烯加氢反应双金属催化剂(英文)

研究了不同载体负载的Pt-Ni双金属和单金属催化剂上乙醇重整和1,3-丁二烯加氢反应性能, 以考察氧化物载体对双金属结构和催化活性的影响. 所用的氧化物载体包括γ-Al2O3, SiO2, TiO2, CeO2以及高比表面积(HSA)和低比表面积(LSA)ZrO2. 采用共浸渍法制备催化剂, 用CO化学吸附、透射电镜和扩展X射线吸收精细结构光谱进行催化剂表征, 采用傅里叶变换红外间歇反应器进行化学反应评价. 对于乙醇重整反应, Pt-Ni双金属催化剂优于单金属催化剂, Pt-Ni双金属催化剂活性顺序为TiO2>SiO2>-Al2O3≈LSA-ZrO2>CeO2>HSA-ZrO2. 对于1,3-丁二烯加氢反应, 在SiO2,TiO2和HSA-ZrO2载体上双金属催化剂优于单金属催化剂, Pt-Ni双金属催化剂活性顺序为SiO2>CeO2>-Al2O3>LSA-ZrO2>HSA-ZrO2≈TiO2.

基于乙醇重整燃料发动机建模的基本点火角

为优化发动机控制策略,提升发动机的动力性和经济性,以LJ4K18QS双燃料发动机的点火提前角控制为例,采用GT-Power建模软件进行发动机的建模和仿真,并注入乙醇重整气,进一步构建发动机重整气模型。通过对在重整气模式下各工况点不同点火提前角运行结果的计算进行分析,选择在各工况条件下的最佳点火提前角,组成基于转速和负荷的点火提前角脉谱图。计算结果表明:负荷不变转速增加,点火提前角增大;转速不变负荷增加,点火提前角减小。该研究可对点火提前角的控制策略进行指导,为LJ4K18QS双燃料发动机使用乙醇重整气后选取最优点火提前角提供理论依据。

乙醇重整燃料对内燃机充气效率的影响

提出乙醇重整燃料对发动机充气效率的影响的计算公式,可以预测完全燃用或者部分掺烧乙醇重整燃料对SI发动机充气效率和柴油机充气效率的影响。计算分析结果表明:乙醇重整燃料影响充气效率的主要因素是乙醇浓度和重整率,随着重整率的增加,乙醇重整发动机的充气效率有较大幅度下降,必将导致发动机的动力性能急剧下降,柴油机部分掺烧乙醇重整燃料对充气效率的影响较小。

乙醇重整制氢对马来酸酐原位加氢制备四氢呋喃的研究

制备了两种聚乙烯吡咯烷酮(PVP)稳定的γ-Al_2O_3负载型稀土金属催化剂(PVP-La/Al_2O_3,PVP-Ce/Al_2O_3),并首次将乙醇催化重整制氢运用于马来酸酐(MA)液相加氢制备四氢呋喃(THF)的过程中。同时,对比研究了一种PVP稳定的钯催化剂(PVP-Pd/Al_2O_3)催化马来酸酐加氢的活性。结果表明,两种稀土金属催化剂显示出比PVP-Pd/Al_2O_3更优的催化性能。进而,系统考察了反应条件对PVPLa/Al_2O_3催化马来酸酐加氢反应的影响。在优化的条件下,MA实现了100%的转化,THF的选择性超过95.0%,最高达到98.2%的THF选择性。

低浓度乙醇重整燃料发动机空燃比控制系统的设计与试验

利用发动机尾气余热对低浓度乙醇进行催化重整,生成一种富含H2、CO等可燃性气体的发动机替代燃料。由于重整反应过程中,温度、流量、乙醇浓度等因素会对重整产物的组分造成影响,使燃料的理论空燃比发生变化,设计了一种低浓度乙醇重整燃料发动机空燃比控制系统,对发动机的空燃比进行实时调节,并在低浓度乙醇重整燃料发动机上进行试验。试验结果表明,空燃比控制系统基本达到了设计的预期效果,降低了发动机的排气温度,提高了发动机的燃料利用率。

温度对乙醇重整燃料发动机充气效率的影响

一种简化计算公式能够描述进气温度变化对内燃机充气效率的影响。同时采用工作过程仿真和笔者提出的计算公式比较,考虑了发动机负荷、转速、发动机排量、进气入口空气温度和乙醇重整燃料温度等因素,计算分析了温度对乙醇重整燃料发动机充气效率的影响。简化计算公式的计算结果与工作过程仿真的计算结果非常接近,二者的最大差值小于0.5%;计算结果表明,由于高温乙醇重整燃料引起的进气温度变化,导致充气效率下降3%~7%。

有机蒙脱土负载镍催化剂上乙醇重整制氢（英文）

采用浸渍法制备了有机改性蒙脱土(OMt)负载的Ni/有机蒙脱土(Ni/OMt)催化剂,用于乙醇重整制氢;通过XRD、FT-IR、H2-TPR、SEM、XPS和氮吸附等手段对催化剂进行了表征分析。结果表明,与未改性的蒙脱土负载的Ni催化剂(Ni/MMT)相比,有机改性可显著提高其比表面积、孔容和金属Ni的分散度,降低碳沉积量,改善Ni/MMT催化剂的稳定性。Ni/OMt催化剂表现出较高的乙醇重整制氢催化性能,在773 K下反应30 h,乙醇转化率保持在100%,氢气选择性为70%;而Ni/M M T催化剂在反应10 h即开始失活,碳沉积严重,同时产生副产物乙烯和乙醛。使用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性可促进Ni高分散在MMT层板上,抑制积炭对活性金属Ni包裹,提高其乙醇重整氢气选择性、降低乙烯和乙醛的选择性。

基于FLUENT的含水乙醇重整器性能仿真研究

为探究不同使用条件对含水乙醇重整器性能的影响,对重整器性能进行仿真,为后续重整器结构及发动机性能优化提供依据.利用Solid Works和Fluent分别进行建模和换热仿真,搭建含水乙醇重整器性能试验台架,根据试验数据验证模型的正确性,探究不同使用条件对重整器性能的影响.结果表明:重整器蒸发率与重整率整体上随入口流量的增大而减少,随废气入口温度的升高而增大;在低温小流量下,蒸发率与重整率对含水乙醇入口流量与废气入口温度变化较为敏感,高温大流量下影响较小;在工作范围内,重整器蒸发率集中在25%~70%,重整率集中在13%~28%;相同工况下,选用75%含水乙醇作为原料重整率略低于选用85%含水乙醇,但重整产物中H2含量高于选用85%含水乙醇.

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。

生物乙醇重整制氢技术挑战与产业化发展机遇

生物乙醇重整制氢是氢能绿色供应的重要途径,其采用可再生能源为原料,运用成熟、高效的化工工艺,积极助力碳达峰、碳中和目标的实现。生物乙醇是已被广泛应用的化石燃料替代品,随着纤维素乙醇技术不断进步,生物乙醇生产不再受限于淀粉基原料。目前,生物乙醇重整能够以制氢和生物乙醇已有的产业化成果为基础,实现与现有氢能产业的快速链接。然而,乙醇中碳碳单键的存在对制氢催化剂开发提出了新的挑战。同时,钯膜反应器生产水平的显著提高又为制氢设备小型化和在线应用创造了机遇。未来,生物乙醇可通过加油站供应,氢气随产随用能够避免储运的安全隐患,生物乙醇重整燃料电池车有望在产业化的过程中实现对燃油车的无缝替代,具有广阔的市场前景和重大的战略意义。

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。

乙醇水蒸气重整制氢催化剂的研究进展

从反应机理出发,介绍了活性金属和载体对催化剂活性、选择性、稳定性的影响,综述了乙醇水蒸气重整催化剂的研究进展。常用的活性金属中,Ni、Co对C—C键和C—H键的断裂具有较好的催化活性,而Cu主要利于乙醇催化脱氢。为了兼顾H2产率和抗积碳能力,往往通过合理设计合金,综合利用不同金属的活性特征。具有较大比表面积和较强碱性的载体也有利于抑制乙醇脱氢反应,减少积碳的产生。未来的研究工作中,仍需对反应原理进行更为深入的探究,阐明活性金属及载体在积碳产生过程中的作用机制,为高H2产率、高稳定性的新型乙醇水蒸气重整催化剂的设计提供指导。

含水乙醇等离子体重整制氢中乙醇裂解的关键路径模拟

建立了数学模型,把含水乙醇等离子体重整制氢体系中的主要化学反应,归结为各物种浓度的常微分方程组的初值问题来求解,计算方法选用Ode113法,在假定的几种不同乙醇裂解关键路径下分别得到了几种主要产物随停留时间的变化规律,并将模拟结果与前期实验结果进行了对比。结果表明:乙醇等离子体重整制氢中乙醇分子4种化学键的断裂具有同等机会。

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。

乙醇重整制氢对邻氯硝基苯的原位加氢合成邻氯苯胺的研究(英文)

制备了两种 PVP 稳定的负载型稀土金属催化剂,考察了其催化邻氯硝基苯(o-CNB)选择加氢制备邻氯苯胺(o-CAN)的催化性能.所用氢气通过乙醇的液相催化重整产生并直接用于邻氯硝基苯的原位加氢.评价了不同反应条件(温度、时间、Fe 修饰剂等)对邻氯硝基苯的选择加氢的影响.研究表明,PVP-La/γ-Al_2O_3催化剂比另一贵金属催化剂 PVP-Pd/γ-Al_2O_3拥有更好的催化性能.同时,在优化的条件下,Fe 修饰的 PVP-La/γ-Al_2O_3催化剂催化的邻氯硝基苯选择加氢反应中,o-CNB 的转化率及 o-CAN 的选择性分别达到85.3%和98.4%.

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%.

Ni/CeO_2和Ni-Cu/CeO_2催化剂上的乙醇水蒸汽重整制氢反应

采用共沉淀-焙烧法和共沉淀-熔盐法分别得到了Ni/CeO2和Ni-Cu/CeO2等3种催化剂,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、布鲁瑙尔-埃利特-特勒法(BET)比表面测定等分析手段对催化剂的结构性能进行表征,并在常压固定床流动体系中进行乙醇水蒸汽重整反应,讨论和评价催化剂的性能。结果表明:3种催化剂在较低的温度范围内对氢气均有较高的选择性;尤其是熔盐法制备的Ni/CeO2催化剂,其物相均匀,粒度约10nm左右,300℃时即具有了催化活性,450℃时氢气选择性高达70.9%;催化剂在60h内的稳定性好,具备了实际应用的潜力。

镍基非对称中空纤维膜用于乙醇自热重整制氢

采用纺丝-烧结技术制备了具有内表面致密皮层的外支撑式金属镍非对称中空纤维膜,并用于乙醇自热重整(EATR)制氢,研究了温度、进料流速、吹扫气流速、水醇比(S/C)以及氧醇比(O_(2)/C)等操作条件对膜制氢性能的影响。结果表明,金属镍非对称中空纤维膜既具有优异的EATR催化活性,又有良好的透氢性能。在500~1000℃、S/C=4、O_(2)/C=0.8的条件下乙醇可完全转化,H2产率和H2渗透通量可分别达到81.59%和13.99 mmol/(m^(2)·s),增加进料中氧气含量可显著抑制膜表面积炭,但同时也会降低氢气产率和一氧化碳选择性。