PRF90低温重整产物对发动机燃烧和排放的影响

通过一台耦合了外置燃料重整器的单缸发动机,系统研究了温度对PRF90燃料低温重整产物及发动机燃烧特性的影响,并结合Chemkin软件进行了相关化学动力学计算和分析.结果表明:随着重整温度升高,重整混合气中甲醛、CO和CO2增多,重整混合气活性下降;PRF90燃料的重整产物导入到发动机中,燃烧相位改变;当重整温度<650 K时,燃烧相位随着重整温度的升高而提前,而当重整温度>650 K时,发动机发生失火现象;重整气的导入对发动机的燃烧稳定性影响有限;合理控制外置燃料重整器重整边界条件,可在降低有害排放的同时改善发动机的指示热效率(2%).

Pt/MoC_(x)的制备及其低温催化甲醇水蒸气重整制氢反应研究

甲醇水蒸气重整反应(MSR)是一种颇具应用前景的移动制氢技术,降低其反应温度可以节约大量能量。采用固定床催化反应实验,结合XRD、TPR、BET、SEM、TEM、XPS等表征,考察了Pt载量对MoC_(x)相态变化及其催化低温MSR性能的影响。结果表明,Pt的引入降低了渗碳过程中三氧化钼的起始还原温度,促进了α-MoC_(1-x)的形成,且负载Pt后的MoC_(x)比表面积更大。随着Pt/MoC_(x)中Pt载量的增加,甲醇的转化率逐渐提高,当催化剂组成为1.6Pt/MoC_(x)时,反应性能最佳:反应温度为160℃、n(水)∶n(甲醇)=3、气体空速为4 000 mL/(g·h)时,甲醇的转化率为92.1%,H2选择性为96.8%,尾气中湿基CO含量为0.28%,优于相同测试条件下使用商品CuZnAlO_(x)催化剂时甲醇的转化率(25.6%)。

Co-Ni/MgO催化剂上低温甲烷二氧化碳干重整研究

采用溶胶凝胶法制备Ni/MgO和Co-Ni/MgO催化剂,考察了催化剂在甲烷二氧化碳低温干重整反应中的性能。结果表明1%Co-10%Ni/Mg O催化剂拥有较高的CH_(4)、CO_(2)转化率以及最高的H_(2)/CO,且在450℃下反应20 h后该催化剂的CH_(4)、CO_(2)转化率以及H_(2)/CO仍高于Ni/Mg O催化剂,且积碳量比Ni/MgO催化剂少4.3%。通过XRD、H_(2)-TPR、TEM、SEM、TG、RAMAN等表征分析发现适量Co的添加有利于提升催化剂表面活性组分的分散度和粒径,减少催化剂颗粒的团簇,且能抑制积碳的形成。通过对干重整反应过程中反应物表观活化能的计算,发现适量Co的添加能降低反应物的表观活化能,有利于提升Ni/MgO催化剂的低温甲烷干重整反应性能。

低温高效甲醇水液相重整产氢催化剂的开发与研究

氢气化学性质活泼,如何实现氢气的高效储存和输运是限制整个氢能源体系发展的瓶颈。一种有效解决上述难题的方法是将氢气存储于高的氢质量含量液体燃料如甲醇中,在需要时通过水和甲醇的液相重整反应,原位释放氢气。而这一过程能够实现的关键在于高效甲醇水重整催化剂的开发。针对这一挑战,本研究团队有目的性地设计合成了一种铂-碳化钼(Pt/α-MoC)双功能催化剂,在190℃时,催化产氢速率高达18 046molH2/(molPt*h),活性较传统铂基催化剂提升了两个数量级。通过对催化剂的结构和催化反应机理详细的研究表明,载体α-MoC与Pt之间存在着强的相互作用,在较低担载量时Pt在α-MoC表面呈原子级分布状态,使贵金属Pt的原子利用率达到最高。Pt/α-MoC表面甲醇水液相重整是一个双中心反应。其中,甲醇和水的氧氢键解离发生在α-MoC载体上,原子级分散的Pt催化甲醇的碳氢键解离;甲醇解离产物CO在Pt-Mo界面处与高表面覆盖度的羟基发生高效水汽迁移反应生成CO2。该研究成果为氢气的低温制备、高效存储运输提供了全新的思路。

适用于氢气低温制备与高效存储的催化新体系

氢气是一种具有极高能量密度的二次清洁能源,被认为最有可能替代现有的煤炭和石油等化石燃料作为未来人类社会赖以生存和发展的能源基础.以清洁、高效、无污染的氢循环代替目前对环境有严重威胁且日益枯竭的碳循环.在可预见的未来,全球主要国家将会加大氢能开发和利用的投入.尤其是伴随着我国能源体系的升级和新能源产业的快速发展,氢气作为高效的能量载体势必会成为未来清洁能源发展的主要方向之一.氢能应用循环主要包括3个环节,即(1)氢燃料的制备;(2)氢燃料的存储和输运;(3)氢燃料化学能到电能或其他形式能量的高效转变.结合国家能源战略及基础研究的需求,本研究团队近期在氢气的低温制备和存储方面取得了一定的研究成果.尤其是以α-MoC作为强相互作用载体制备的Au和Pt纳米催化剂,分别在低温水汽变换反应和液相甲醇水重整产氢反应方面取得了较为突出的研究成果.该研究成果为氢燃料的低温原位制备,氢燃料安全、高效的存储运输及大规模工业制氢过程的优化提供了新的思路.本文结合该领域近年来的国内外研究进展和本实验室的研究成果,简单介绍适用于工业化制氢过程的低温水汽变换过程和液相储氢新体系,并对未来该领域的发展提出一定的展望.