CH_4-ZnO太阳能热化学制氢过程的数值分析

以文献中提出的SynMet太阳能反应器为基础.利用数值软件计算并分析了腔体温度、反应物进口速度和CH_4-Ar体积比对反应效率的影响。结果表明:当腔体温度在1450K以上,反应物进口速度低于1m·s^(-1)时,反应效率可达到90%以上;相对于腔体温度和反应物进口速度,CH_4-Ar体积比对反应效率的影响较小,基于经济及安全方面的考虑不应超过1:1。

热化学制氢与生物制氢的工艺技术比较

从制氢机理、工艺流程以及存在问题和发展前景等方面介绍了目前生物质制氢最为主要的两种方法--热化学制氢法和微生物转化制氢法。在对比了解了几种制氢方法后,发现生物质制氢技术最为高效环保,既能优化我国的燃料结构、改善大气污染状况,同时又能减少目前出现的不合理利用方式所带来的二次污染。

热化学硫碘制氢系统中硫酸分解反应器的换热性能

硫酸分解反应器作为热化学硫碘制氢系统中的重要设备,其换热需要匹配系统的产氢量换热需求。为研究硫酸分解反应器不同结构对换热的影响,使反应器的换热满足系统需求,同时满足制造工艺的限制。通过试验对硫酸分解反应进行反应动力学参数标定并建立反应动力学模型,用gPROMS软件对反应器进行仿真,得到反应器内的压力、温度、流量和各组分浓度等参数。结果表明:反应器总长度不变,调整预热段和反应段长度比或提高填充颗粒热导率无法提升总转化率。反应器增加预热段长度可显著增加总转化率,关键原因是预热段长度决定了反应器内温度能否达到SO3分解反应所需最佳温度850℃。减小反应器直径并不能增加总转化率,虽然反应器的直径减小有利于传热,但由于整体入口流量不变,流体流速显著提高,减少了反应物的停留时间,同时还会显著增加反应器流阻。采用套筒环腔内、外加热结构作为反应器预热段可有效提高总转化率。采用内外同时加热时,增加了换热面积,有利于缩短预热段长度,预热段长度仅需900 mm左右反应器出口温度即可达到850℃,得到了符合要求的反应器结构设计。

太阳能热化学制氢反应腔的热性能分析

本文修正了反应腔吸热效率的计算公式,在已有碟式聚光器的基础上,设计了一个太阳能热化学制氢反应器。本文计算了各种热损失对吸热器吸热效率的影响,也计算了反应腔倾斜角度以及采光孔尺寸对吸热效率的影响。计算结果表明,反应腔倾斜角度对反应腔热效率影响不大;采光孔直径越大,吸热效率越低。

热化学碘硫循环制氢流程设计与模拟

在碳达峰、碳中和目标下,氢能是能源系统脱碳转型的重要载体,而热化学碘硫循环是实现大规模、高效、绿色制氢的技术之一。前期针对碘硫循环的流程设计中,Bunsen反应和HI分解反应均采用化学计量反应器,未考虑真实Bunsen反应动力学过程以及HI分解反应平衡转化率与温度的关联。基于此,该文设计产氢量100 m^(3)/h的热化学碘硫循环制氢系统流程,建立Bunsen反应动力学自定义Fortran模块,采用吉布斯自由能最小化原则模拟HI分解反应,计算系统质量平衡和能量平衡,并完成灵敏度分析和热效率评估。研究结果表明:Bunsen反应进程在一定时间后基本达到平衡;H_(2)SO_(4)分解率的提升有利于降低整个系统能耗;提高分解温度对提升HI平衡分解率的作用不显著;考虑系统放热量的回收利用,获得系统的理想热效率可达57.4%。该研究可为大规模碘硫循环制氢系统优化与应用提供理论依据。

太阳能制氢技术研究新进展

氢能因其清洁无污染、热量高、储量丰富等优点被誉为21世纪最具发展前景的清洁能源。目前,制氢技术越来越成为各国科研工作者研究的热点。综述了国内外对于太阳能热化学循环制氢技术、太阳能光催化制氢技术和电解水制氢技术的研究现状,并对未来太阳能制氢的发展前景进行展望。

新型固定床可回热式光热制氢系统结构设计研究

针对热化学制氢过程,提出一种基于氧化铈固定床结构的新型光热氧化还原制氢反应器。采用集总参数法,建立瞬态还原、回热、氧化过程的数学模型。通过优化腔体数量、氮气输送速率、还原温度等参数,获取现有技术条件下固相回热率、制氢效率的理论最大值分别为81%和27%,并开展关于气相回热率和聚光比的敏感度分析。

水量对于Bunsen反应分层特性影响的实验研究

以Bunsen反应产物不同酸相溶液的分层特性为研究对象,通过分析H2SO4/HI/I2/H2O四元混合溶液的分层现象,实验研究水量对两相溶液体系分层的具体影响。实验结果表明:过量水的加入导致两相溶液中的杂质增加,但能有效抑制副反应的发生,过量的水更易移动至H2SO4相;两相溶液的分层特性随水量的增加而变差,当H2O/H2SO4物质的量之比为16时,两相溶液中的I2物质的量分数分别约0.07和0.50;水量是影响分层特性的最重要因素之一。