便携式甲醇蒸汽重整制氢耦合固体氧化物燃料电池实验装置设计

该文提出一种用于本科教学实验的甲醇蒸汽重整制氢(MSR)和微管式固体氧化物燃料电池(MTSOFC)教学演示仪。阳极支撑型MTSOFC和MSR催化剂分别使用挤出成型-浸浆工艺和液相合成法制备。结合扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)表征MTSOFC和MSR催化剂材料特性,并使用色谱、电子负载分析本教学演示仪器的功能特性。纳米铜修饰的氧化锌MSR催化剂,在防止碳沉积的同时,其氢气选择率>40%。便携式教学演示仪使用的MTSOFC以甲醇重整合成气为原料,在720℃操作时,最大输出功率密度(MPD)为0.53 W·cm^(–2)。本仪器还配制了额外的扩展接线柱,学生可根据其他应用场景,展示燃料电池的功率特性。

NiO对Au/TiO_2催化甲醇水蒸汽重整制氢性能的影响

采用沉积—沉淀方法制备了一系列Au—NiO/TiO2催化剂,考察了助剂NiO的加入量、焙烧温度对催化活性的影响。研究表明:助剂NiO的加入可以明显提高Au—NiO/TiO2催化甲醇水蒸汽重整制氢的活性;Au与NiO的配比存在最佳值,当Au负载量(质量分数)为2%,Au与NiO的质量比为1∶5时,催化效果最佳;2%Au—10%NiO/TiO2催化剂的催化活性随焙烧温度的升高而降低。

中低温废热与甲醇重整结合的氢电联产系统

提出了烧结机烟气中低温废热与甲醇蒸汽重整制氢整合的新方法,模拟建立了中低温废热结合甲醇重整制氢的系统。基于能的品位概念,采用EUD图像分析方法,揭示低品位的中低温废热转化为高品位化学能的能量转换特性;研究了中低温废热品位的提升随甲醇重整反应温度的变化规律。研究结果表明:新型制氢系统的效率有望达到82.8%,比传统甲醇制氢系统约高12个百分点,甲醇燃料节能率23.7%。另外,初步静态经济性分析表明:新系统可使氢气生产成本约为1.5元/m3,远低于电解水制氢成本(5.5元/m3)。当甲醇原料成本价格保持在一定的价格范围内,其制氢成本可以与传统天然气制氢成本1.2元/m3相竞争。本研究为冶金工业同时解决中低温废热利用和制氢能耗高的难题提供了一个新途径。

基于颗粒堆积床模型的线性菲涅尔式太阳能甲醇重整制氢系统综合性能研究

本文建立了线性菲涅尔式太阳能吸热/反应器光热–化学反应过程三维数值模型,并对其缩小模型进行了研究,探究了典型的外部因素(太阳能热流分布)和内部因素(催化剂颗粒半径)对系统流动换热与热化学反应综合性能的影响。首先,基于离散元法建立了催化剂颗粒随机堆积床模型。其次,基于蒙特卡罗光线追迹法与多目标优化遗传算法获得了太阳能热流分布。然后,对比了优化前的、优化后的以及理想情况下的系统综合性能,进一步分析了催化剂颗粒半径的影响。研究发现,热流优化后的系统化学反应性能接近于理想,而减小颗粒半径也可促进化学反应,但会增加流动阻力。催化剂颗粒大小的优选或可综合考虑反应程度、流动阻力和烧结温度限制等进行权衡选取。

Cu系催化剂在催化反应中的研究进展

Cu是常用的金属催化剂,具有加氢、脱氢和氧化等催化性能,铜基催化剂在化学工业中应用广泛。主要介绍了铜基催化剂在甲醇水蒸汽重整制氢、CO催化氧化消除、合成甲醇、草酸二甲酯加氢合成乙二醇、乙醇脱氢制乙酸乙酯等领域的研究进展。