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太阳能熔融盐供热的CH_(4)-CO_(2)重整热化学储能反应热力学分析
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作者 王洪明 王观竹 《北京化工大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期57-65,共9页
以太阳能熔融盐为载热工质的CH_(4)-CO_(2)重整热化学反应是极具应用潜力的热化学储能技术,为探讨工业级CH_(4)-CO_(2)重整储能反应器在不同操作条件下热力学性能的变化规律,建立了基于太阳能熔融盐供热的CH_(4)-CO_(2)重整储能反应器... 以太阳能熔融盐为载热工质的CH_(4)-CO_(2)重整热化学反应是极具应用潜力的热化学储能技术,为探讨工业级CH_(4)-CO_(2)重整储能反应器在不同操作条件下热力学性能的变化规律,建立了基于太阳能熔融盐供热的CH_(4)-CO_(2)重整储能反应器的二维拟均相数学模型,通过数值模拟分析了反应混合物进口温度(T_(in))和进口摩尔流率(F_(tot,in))对反应器内温度、反应转化率和热化学储能效率等的影响规律。结果表明:当进口温度较高时(T_(in)=823 K),转化管内温度沿转化管轴向表现为先降低后升高的变化趋势;当进口温度较低时(T_(in)=573K),转化管内温度沿转化管轴向单调升高;T_(in)=573K下,随着进口摩尔流率的增大,反应转化率单调减小,化学储能效率呈现先增大后减小的变化趋势;在进口摩尔流率相同的条件下,进口温度越高,反应转化率和化学储能效率越大;T_(in)=823 K下,随着进口摩尔流率的增大,显热储能效率和热损失率减小,化学储能效率增大;F_(tot,in)=1 mol/s下,随着反应混合物进口温度的升高,化学储能效率与热损失率增大,显热储能效率减小。 展开更多
关键词 太阳能 热化学储能 ch_(4)-CO_(2)重整反应 储能效率
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CH_(4)-CO_(2)干重整Ni基催化剂性能调控及应用技术研究进展
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作者 王连英 李洪宝 +3 位作者 辛靖 杨国明 宋宇 陈禹霏 《石化技术与应用》 CAS 2024年第5期389-394,共6页
基于CH_(4)-CO_(2)干重整(DRM)反应的热力学和反应机理,从Ni颗粒尺寸、空间限域结构、形成氧空位和增加活性氧物种等方面综述了避免Ni基催化剂积炭和烧结的调控技术,以及等离子体-催化剂耦合和光热协同催化DRM的应用技术,展望了DRM技术... 基于CH_(4)-CO_(2)干重整(DRM)反应的热力学和反应机理,从Ni颗粒尺寸、空间限域结构、形成氧空位和增加活性氧物种等方面综述了避免Ni基催化剂积炭和烧结的调控技术,以及等离子体-催化剂耦合和光热协同催化DRM的应用技术,展望了DRM技术的发展方向。指出利用可再生电能协同发展等离子体以及光热催化DRM技术具有良好的发展前景。 展开更多
关键词 ch_(4)-CO_(2)干重整 NI基催化剂 积炭 烧结 等离子体 光热催化
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通过Pt-载体作用制备高热稳定的CH_(4)重整催化剂 被引量:1
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作者 成天琼 全宗杰 +7 位作者 杜洪仪 祖光发 刘志昆 龙海 先登兵 李阳 程永香 李云 《化学研究与应用》 CAS 北大核心 2023年第4期793-800,共8页
使用三效催化剂是国六天然气车(NGVs)尾气实现高效净化的有效手段,增强甲烷(CH_(4))重整反应是提高三效催化剂对CH4转化活性的有利途径之一。国六天然气车排放法规对催化剂的耐久里程提出了更高的要求,这就要求该CH_(4)重整催化剂必须... 使用三效催化剂是国六天然气车(NGVs)尾气实现高效净化的有效手段,增强甲烷(CH_(4))重整反应是提高三效催化剂对CH4转化活性的有利途径之一。国六天然气车排放法规对催化剂的耐久里程提出了更高的要求,这就要求该CH_(4)重整催化剂必须具有优异的热稳定性。本文分别以铈锆复合物、二氧化铈(CeO_(2))和二氧化锆(ZrO_(2))为载体,通过不同的金属-载体相互作用制备三种热稳定性不同的Pt催化剂。结果显示,以CeO_(2)为载体制备的Pt催化剂对CH_(4)蒸气重整反应显示出优异的活性和热稳定性,这是由于Pt与CeO_(2)发生强相互作用,老化过程中Pt发生再分散,最终Pt在CeO_(2)表面生成热力学稳定的Pt^(2+),因此老化后Pt还能保持较高的分散性。以铈锆复合物为载体制备的Pt催化剂,由于电子转移生成以PtO_(2)为主的铂物种,经老化后发生一定程度的分解和团聚,Pt分散度下降,活性降低。而以ZrO_(2)为载体制备的Pt催化剂显示出最差的热稳定性,这是由于Pt与ZrO_(2)载体的相互作用较弱,Pt在ZrO_(2)载体表面没有有效的锚点,老化过程中铂物种发生迁移和团聚,Pt分散度严重下降,活性严重降低。 展开更多
关键词 Pt-载体相互作用 ch_(4)蒸气重整 抗老化性能 催化活性
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蒸气辅助合成PCN-6(M)双金属有机框架材料及其CH_(4)和CO_(2)吸附性能
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作者 元宁 马洁 +1 位作者 张晋玲 张建胜 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期896-903,共8页
以PCN-6(Cu_(3)TATB_(2))为母体材料,Co、Fe、Mn、Zn和Ni为第2种金属,将蒸气辅助法应用于双金属有机框架材料(MOFs)的合成中,并成功制备出PCN-6(M)(M=Co/Fe/Mn/Zn/Ni)系列双金属材料,采用粉末X射线衍射仪(PXRD)、扫描电子显微镜(SEM)、... 以PCN-6(Cu_(3)TATB_(2))为母体材料,Co、Fe、Mn、Zn和Ni为第2种金属,将蒸气辅助法应用于双金属有机框架材料(MOFs)的合成中,并成功制备出PCN-6(M)(M=Co/Fe/Mn/Zn/Ni)系列双金属材料,采用粉末X射线衍射仪(PXRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、电感耦合等离子发射光谱仪(ICP-OES)和气体吸附等技术手段对合成的材料进行了结构、形貌、组成和性能的表征,结果表明制备的PCN-6(M)系列双金属材料的PXRD衍射峰和形貌与母体材料PCN-6一致,交换的金属在材料中分布均匀,交换量(质量分数)分别为Co:12.1%,Fe:22.0%,Mn:16.1%,Zn:17.5%,Ni:16.8%,远高于相同条件下溶剂热法的金属交换量(5%左右),在气体吸附性能方面,PCN-6(Zn)、PCN-6(Ni)和PCN-6(Co)这3种双金属材料对CH_(4)和CO_(2)的吸附能力优于母体材料,理想吸附溶液理论(IAST)计算表明,PCN-6(Fe)对CO_(2)/CH_(4)的吸附选择性优于母体材料。通过蒸气辅助法制备双金属MOFs材料,可以提高金属的交换量并改变MOFs材料对不同气体分子的亲合力,进而提高材料对气体的吸附性能和选择性。蒸气辅助法为双金属MOFs材料的制备提供了新的思路,且有望用应于其它材料的制备中。 展开更多
关键词 气体吸附 CO_(2)/ch_(4)分离 蒸气辅助法 双金属有机框架材料
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等离子体催化重整CH_(4)/CO_(2)中的等离子体强化表面反应动力学研究
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作者 孙进桃 陈琪 秦婉月 《石油学报(石油加工)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期987-994,共8页
采用实验测量和模拟预测相结合的方法,通过构建详细的机理并开展零维动力学模拟,研究等离子体催化CH_(4)/CO_(2)重整过程中等离子体活性物质对表面反应动力学的强化效应。结果表明:等离子体与催化剂的协同对CH_(4)和CO_(2)的活化转化能... 采用实验测量和模拟预测相结合的方法,通过构建详细的机理并开展零维动力学模拟,研究等离子体催化CH_(4)/CO_(2)重整过程中等离子体活性物质对表面反应动力学的强化效应。结果表明:等离子体与催化剂的协同对CH_(4)和CO_(2)的活化转化能力远强于纯等离子体;动力学模型对反应物的消耗和产物的生成具有较好的预测能力;活性自由基与吸附态物质之间的E-R反应具有较高的反应活性,能有效改变并促进表面反应路径,如等离子体强化的E-R反应CH_(3)(s)+O→CH_(3)O(s)的速率比相应的吸附态物质之间的L-H反应CH_(3)(s)+O(s)→CH_(3)O(s)+Ni(s)的速率高4个数量级;等离子体催化CH_(4)/CO_(2)重整过程中的表面反应路径主要以气相物质与表面吸附态物质之间的E-R反应为主。 展开更多
关键词 等离子体催化 激发态 ch_(4)/CO_(2)重整 等离子体强化表面反应
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等离子体作用下CH_(4)-CO_(2)重整制取合成气工艺过程数值模拟
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作者 叶泽甫 朱路奇 +1 位作者 孟献梁 李玉赛 《低碳化学与化工》 CAS 北大核心 2023年第2期42-51,共10页
随着温室气体CH_(4)与CO_(2)排放量的逐年增加,全球气温上升、全球变暖加剧。CH_(4)-CO_(2)重整(CRM)能够有效降低温室气体的排放量,且重整产物为合成气(CO和H_(2)),能提高碳资源的利用率。通过CRM装置完成了反应过程及产物分析,结合流... 随着温室气体CH_(4)与CO_(2)排放量的逐年增加,全球气温上升、全球变暖加剧。CH_(4)-CO_(2)重整(CRM)能够有效降低温室气体的排放量,且重整产物为合成气(CO和H_(2)),能提高碳资源的利用率。通过CRM装置完成了反应过程及产物分析,结合流体仿真软件Fluent与化工模拟软件Chemkin模拟揭示了等离子体作用下CRM制合成气反应过程中进料速率、进料比(n(CO_(2)):n(CH_(4)))及等离子体功率对反应器内部温度场与浓度场分布的影响规律。结果表明,随着进料速率提高,物流在反应器内涡流作用加剧,导致反应器底部温度变高,CH_(4)所参与副反应的平衡向正方向移动,参与主反应的CH_(4)减少,对CO、H_(2)的选择性降低。相同进料速率下,进料比越大,目标产物产量越高,过量的CO_(2)发生副反应,导致CO的增量大于H_(2)的增量。大功率等离子体提供的高温环境会促进CH_(4)和CO_(2)形成高能量自由基,瞬间发生自由基反应,加快反应进程。本研究可为等离子体活化CRM反应工艺技术的优化提供理论基础和应用指导。 展开更多
关键词 ch_(4)-CO_(2)重整 等离子体 合成气 数值模拟 温度场 浓度场
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Hydrogen Production by Catalytic Steam Reforming of Bio-oil, Naphtha and CH4 over C12A7-Mg Catalyst 被引量:4
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作者 Yue Pan Zhao-xiang Wang +2 位作者 Tao Kan Xi-feng Zhu Quan-xin Li 《Chinese Journal of Chemical Physics》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2006年第3期190-192,共3页
Hydrogen production by catalytic steam reforming of the bio-oil, naphtha, and CH4 was investigated over a novel metal-doped catalyst of (Ca24Al28O64)^4+·4O^-/Mg (C12A7-Mg). The catalytic steam reforming was ... Hydrogen production by catalytic steam reforming of the bio-oil, naphtha, and CH4 was investigated over a novel metal-doped catalyst of (Ca24Al28O64)^4+·4O^-/Mg (C12A7-Mg). The catalytic steam reforming was investigated from 250 to 850℃ in the fixed-bed continuous flow reactor. For the reforming of bio-oil, the yield of hydrogen of 80% was obtained at 750℃, and the maximum carbon conversion is nearly close to 95% under the optimum steam reforming condition. For the reforming of naphtha and CH4, the hydrogen yield and carbon conversion are lower than that of bio-oil at the same temperature. The characteristics of catalyst were also investigated by XPS. The catalyst deactivation was mainly caused by the deposition of carbon in the catalytic steam reforming process. 展开更多
关键词 C12A7-Mg BIO-OIL NAPHTHA ch4 Catalytic steam reforming HYDROGEN
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水蒸气添加下介质阻挡放电CO_(2)重整CH_(4)反应研究
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作者 张鹏 梅丹华 +2 位作者 孙闵杰 刘诗筠 方志 《石油学报(石油加工)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期977-986,共10页
基于介质阻挡放电(DBD)装置,在添加水蒸气的情况下进行CO_(2)重整CH_(4)反应,考察水/碳摩尔比对放电特性和反应性能的影响。结果表明:在固定放电功率条件下,使DBD具有最强电荷传输能力和最高反应活性的最佳水/碳摩尔比为0.5;在常见产物... 基于介质阻挡放电(DBD)装置,在添加水蒸气的情况下进行CO_(2)重整CH_(4)反应,考察水/碳摩尔比对放电特性和反应性能的影响。结果表明:在固定放电功率条件下,使DBD具有最强电荷传输能力和最高反应活性的最佳水/碳摩尔比为0.5;在常见产物合成气、烃类化合物的基础上,主要液态产物为甲醇、乙醇、乙酸和丙酸;在水/碳摩尔比为0.5的条件下,反应物转化率、H_(2)和CO产率、气相产物的选择性以及转化反应物、生成合成气和烃类化合物的能量效率达到最大值;增加水/碳摩尔比在抑制醇类化合物生成的同时促进酸类化合物的产生,由于总的液相产物生成量随着水/碳摩尔比的增加而逐渐减低,因而对应的能量效率也随之降低。此外,添加水蒸气能促使DBD CO_(2)重整CH_(4)反应保持良好的稳定性。 展开更多
关键词 介质阻挡放电 CO_(2) 重整反应 ch_(4) 水蒸气 放电特性 合成气 能量效率
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Ni基催化剂对CH_(4)-CO_(2)催化重整制合成气的影响
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作者 徐锋 张瑞卿 于淼 《黑龙江科技大学学报》 CAS 2023年第5期634-641,654,共9页
为了探究Ni基催化剂对CH_(4)-CO_(2)干重整制合成气的影响,制备了Ni/TiO_(2)、Ni/MgO-TiO_(2)、Ni-Ce/MgO-TiO_(2)系列催化剂,并用于CH_(4)-CO_(2)催化重整反应,结合XRD、XPS、H_(2)-TPR表征,考察了制备方法、载体、助剂和活性组分含量... 为了探究Ni基催化剂对CH_(4)-CO_(2)干重整制合成气的影响,制备了Ni/TiO_(2)、Ni/MgO-TiO_(2)、Ni-Ce/MgO-TiO_(2)系列催化剂,并用于CH_(4)-CO_(2)催化重整反应,结合XRD、XPS、H_(2)-TPR表征,考察了制备方法、载体、助剂和活性组分含量等因素对Ni基催化剂性能的影响。结果表明:溶胶凝胶法制备催化剂具备较好的催化活性,并且该方法制备的催化剂中Ni主要以Ni^(2+)的氧化态形式存在;复合载体MgO-TiO_(2)中的MgO可与NiO形成促进干重整反应正向进行的NiO-MgO固溶体,TiO_(2)可增强活性组分Ni与载体的相互作用,且提高了催化剂的高温稳定性;适量助剂Ce的加入,可以实现消除积炭和提高催化活性的目的,在相对较低的温度下获得较高的合成气产率;Ni负载量为12%时,Ni-Ce/MgO-TiO_(2)催化剂获得最高好的催化活性。 展开更多
关键词 ch_(4) CO_(2) 干重整 NI基催化剂 合成气
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The Dramatic Effect of Metal Precursor on the Catalytic Performance of Co/Sio_2 Catalyst for CO_2 Reforming of CH_4
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作者 Chuan Jing HUANG1,2 Jin Hua FEI1 +1 位作者 Dong Jie WANG1,3 Xiao Ming ZHENG1 (1Institute of Catalysis, Xixi campus, Zhejiang University, Hangzhou 3 10028 2Department of Chemistry, Huaibei Coal Teachers College, Huaibei 235000 3Department of Chemistry, Ningbo Uni 《Chinese Chemical Letters》 SCIE CAS CSCD 2000年第2期181-184,共4页
The cobalt precursor affects the catalytic performance of Co/SiO_2 catalyst remarkably. The catalyst prepared from cobalt acetate exhibits excellent activity, stability and resistance to carbon deposition.
关键词 CO_2 reforming of ch_4 synthesis gas Co/SiO_2 catalyst precursor.
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CO_(2)吸附强化CH_(4)/H_(2)O重整制氢催化剂研究进展 被引量:4
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作者 刘璐 许凯 +2 位作者 荆洁颖 冯杰 李文英 《洁净煤技术》 CAS 北大核心 2021年第1期73-82,共10页
CO_2吸附强化CH_4/H_2O重整制氢是提供低成本高纯氢气和实现CO_2减排的方法之一。其中,催化剂和吸附剂是该工艺的重要组成部分,其活性与选择性制约了反应速率和产率,寿命长短关系到生产成本。综述了CO_2吸附强化CH_4/H_2O重整制氢催化... CO_2吸附强化CH_4/H_2O重整制氢是提供低成本高纯氢气和实现CO_2减排的方法之一。其中,催化剂和吸附剂是该工艺的重要组成部分,其活性与选择性制约了反应速率和产率,寿命长短关系到生产成本。综述了CO_2吸附强化CH_4/H_2O重整制氢催化剂和吸附剂的研究现状及存在的问题,机械混合的催化剂与吸附剂在反应过程中存在吸附产物包覆催化活性位点的问题,导致催化剂活性迅速下降。针对该问题,进一步探讨了不同结构双功能复合催化剂的结构特性、研究现状及其在循环-再生过程中存在的问题,核壳型双功能催化剂具有吸附组分与催化剂组分相对独立、催化组分分散分布和比表面积大等优点,在吸附强化制氢中有进一步研究的潜力。利用双功能催化剂的结构特点,实现反复循环再生过程中催化与脱碳反应的匹配,是推动CO_2吸附强化CH_4/H_2O重整制氢技术工业化发展的关键。 展开更多
关键词 吸附强化ch_(4)/H_(2)O重整 双功能催化剂 CO_(2)吸附剂 核壳结构 制氢
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镍基CH_(4)-CO_(2)重整催化剂研究综述 被引量:2
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作者 张云飞 张晓娣 +2 位作者 王影 李国强 张国杰 《洁净煤技术》 CAS 北大核心 2022年第5期29-50,共22页
化石燃料的使用,导致大量CO_(2)温室气体排放,由此引起了一系列环境和气候问题。主要温室气体CO_(2)和CH_(4)的处理和利用已迫在眉睫。CH_(4)-CO_(2)干重整(DRM)将CO_(2)和CH_(4)转化为工业原料气合成气,可以实现2种温室气体的利用。贵... 化石燃料的使用,导致大量CO_(2)温室气体排放,由此引起了一系列环境和气候问题。主要温室气体CO_(2)和CH_(4)的处理和利用已迫在眉睫。CH_(4)-CO_(2)干重整(DRM)将CO_(2)和CH_(4)转化为工业原料气合成气,可以实现2种温室气体的利用。贵金属催化剂对DRM反应表现出优异的催化活性和抗积碳性能,但由于资源有限、价格高,限制了其应用。非贵金属Ni基催化剂的催化活性不仅可以与贵金属相媲美,且来源丰富、价格低,是最有可能被产业化的催化剂之一。但Ni基催化剂存在易烧结和积碳的问题。研究者对Ni基催化剂进行了大量改性工作以提高其催化活性、抗烧结能力和抗积碳能力。为更全面深入认识DRM反应及其Ni基催化剂,首先综述了CH_(4)-CO_(2)重整反应的热力学、反应机理和动力学。热力学研究表明,高温低压有利于DRM反应进行;但至今没有适合于所有催化剂统一的反应机理,不同催化剂的反应机理和速控步骤不同。进一步对影响Ni基催化剂性能的载体、助剂、制备方法和焙烧温度主要因素进行分析,结果发现载体、助剂、制备方法和焙烧温度对催化剂活性组分的分散度、载体与活性组分的相互作用力和表面酸碱性有显著影响,进而影响催化剂的活性和稳定性。介绍了新型结构的Ni基干重整催化剂进展,发现新型结构催化剂的限域效应可以有效提高催化剂的抗烧结和抗积碳能力。最后,对Ni基DRM催化剂未来的研究方向进行了展望,为未来新型高效催化剂的设计和开发提供新的思路。 展开更多
关键词 ch_(4) CO_(2) 干重整 NI基催化剂 催化剂改性
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水蒸汽对Ni/CeO_2-ZrO_2-Al_2O_3催化剂上CO_2+CH_4重整反应的影响 被引量:11
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作者 李春林 伏义路 +4 位作者 孟明 卞国柱 谢亚宁 胡天斗 张静 《Chinese Journal of Chemical Physics》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2004年第1期95-99,共5页
用水热合成法制备了Ni/CeO2 ZrO2 Al2 O3 催化剂 .进行了添加和不添加水蒸汽的CH4 +CO2 催化重整反应 ,测试了活性和稳定性 ,测量了积碳量 ,并用XAFS手段测试了催化剂Ni的K吸收边 .结果表明 ,在反应过程中有CeAlO3 的生成 ,但积碳是... 用水热合成法制备了Ni/CeO2 ZrO2 Al2 O3 催化剂 .进行了添加和不添加水蒸汽的CH4 +CO2 催化重整反应 ,测试了活性和稳定性 ,测量了积碳量 ,并用XAFS手段测试了催化剂Ni的K吸收边 .结果表明 ,在反应过程中有CeAlO3 的生成 ,但积碳是无水蒸汽添加的反应活性降低的原因 .反应气中添加水蒸汽能够减少积碳 ,从而提高催化反应的稳定性 .由于碳原子插入Ni晶格 ,无水蒸汽反应后的最近邻Ni Ni配位数有较大幅度的减少 .添加了水蒸汽的反应 ,最近邻Ni Ni配位数比反应前减少幅度小 ,这主要是由于在反应气中添加水蒸汽减少了积碳 。 展开更多
关键词 CO2+ch4重整反应 添加水蒸汽 Ni/CeO2-ZrO2-Al2O3催化剂 XAFS 积碳
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水蒸汽对Ni/Ce-Zr-Al-O_x催化剂上CO_2-CH_4反应积碳的影响 被引量:7
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作者 李春林 伏义路 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2004年第F08期906-910,共5页
采用水热合成-负载法制备了Ni/Ce-Zr-Al-Ox催化剂,进行了CO2重整CH4的反应,并采用X射线光电子能谱(XPS)、程序升温加氢(TPH)等方法表征了在反应过程中催化剂表面的积碳物种,考察了添加少量水蒸汽对积碳的影响以及水蒸汽和表面积碳物种... 采用水热合成-负载法制备了Ni/Ce-Zr-Al-Ox催化剂,进行了CO2重整CH4的反应,并采用X射线光电子能谱(XPS)、程序升温加氢(TPH)等方法表征了在反应过程中催化剂表面的积碳物种,考察了添加少量水蒸汽对积碳的影响以及水蒸汽和表面积碳物种的作用.TPH实验测得有两类碳物种,一类是在250~350℃出现的少量α-碳,应主要是活性高的CH4解离碎片;另一类是在700℃附近出现的β-碳,应是导致催化剂失活的趋于石墨化或已经石墨化的积碳.β-碳比α-碳更容易同水蒸汽作用,添加少量水蒸汽到反应气中能够明显抑制β-碳的生成.活性测试结果表明,Ni/Ce-Zr-Al-Ox催化剂显示了89%的CH4转化率和良好的稳定性,添加3.2%(φ)的水蒸汽后活性提高到94%,由于对非活性积碳的抑制,可以预料其稳定性也将进一步提高. 展开更多
关键词 Ni/Ce-Zr-Al-Ox催化剂 CO2重整ch4 积碳 水蒸汽 程序升温加氢(TPH) XPS
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非金属氮掺杂活性炭催化剂制备及其催化CH_4-CO_(2)重整反应 被引量:5
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作者 秦晓伟 张国杰 +4 位作者 李晟 郭晓菲 阎煌煜 徐英 刘俊 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期3203-3214,共12页
采用硝酸和尿素联合对活性炭进行改性,制备了富含氮元素的氮掺杂活性炭,考察了孔结构、氮含量和氮种类(吡啶氮、吡咯氮和石墨氮)对CH_4-CO_(2)重整反应催化性能的影响。采用BET、SEM、EA、FTIR、XPS、CO_(2)-TPD和TG表征手段对反应前后... 采用硝酸和尿素联合对活性炭进行改性,制备了富含氮元素的氮掺杂活性炭,考察了孔结构、氮含量和氮种类(吡啶氮、吡咯氮和石墨氮)对CH_4-CO_(2)重整反应催化性能的影响。采用BET、SEM、EA、FTIR、XPS、CO_(2)-TPD和TG表征手段对反应前后催化剂的物理化学性质进行了表征,对引入活性炭表面的含氮官能团的种类及其在重整过程中所起的作用进行了分析。相比于未改性的原活性炭,硝酸和尿素同时改性制备的氮掺杂活性炭(AC-U.NA)引入了更多的羟基官能团和含氮官能团。特别是通过两者共同改性后,所制备的氮掺杂活性炭引入的吡啶氮官能团比例明显提高,为CH_4-CO_(2)重整反应提供了更多的活性位点,初始CH_4和CO_(2)转化率达到55.94%和66.46%。同时经过两者联合改性后,所制备的AC-U.NA材料表面具有极性,不仅有利于酸性CO_(2)分子的吸附和活化,而且有利于CO_(2)消碳反应,减少了积炭的生成,对所制备的非金属重整催化剂的活性和抗积炭性具有重要的意义。 展开更多
关键词 温室气体 ch_4-CO_(2)重整 氮掺杂 活性炭 催化剂
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联合发射光谱与动力学计算的非热等离子体重整CO_(2)-CH_(4)机理 被引量:1
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作者 陈玉民 卢钱程 +5 位作者 雷文涛 岳文静 张兵 黄文捷 赵永椿 张军营 《洁净煤技术》 CAS 北大核心 2022年第10期54-67,共14页
非平衡等离子体重整CO_(2)-CH_(4)制合成气是实现2种温室气体资源化利用的新兴技术途径。综合采用发射光谱分析、反应动力学计算和连续质谱对常温常压介质阻挡放电(DBD)非热等离子体重整CO_(2)-CH_(4)反应途径进行探索。比功率S EI为52 ... 非平衡等离子体重整CO_(2)-CH_(4)制合成气是实现2种温室气体资源化利用的新兴技术途径。综合采用发射光谱分析、反应动力学计算和连续质谱对常温常压介质阻挡放电(DBD)非热等离子体重整CO_(2)-CH_(4)反应途径进行探索。比功率S EI为52 J/cm^(3)时,可得到CH_(4)和CO_(2)转化率最大分别为22.8%和9.4%。稳态气相产物连续质谱在线分析表明,C_(2)H_(4)为C_(2)烃生成重要中间体,CH_(4)比例越高C_(2)烃生成量越大,且按C_(2)H_(6)<C_(2)H_(4)<C_(2)H_(2)顺序升高。发射光谱检测到·CH、·C_(2)自由基和CO、CO_(2)^(+)特征谱线,·CH相对强度随比功率增加明显降低,CO_(2)^(+)相对强度变化较小。通过动力学计算分析C_(2)和C_(3)产物生成消耗途径,发现89.2%C_(2)H_(6)来自复合反应CH_(3)+CH_(3)(+M)C_(2)H_(6)(+M),78.9%C_(2)H_(4)主要由CH_(4)+CHC_(2)H_(4)+H和C_(2)H_(3)+H(+M)C_(2)H_(4)(+M)反应生成,61.1%C_(2)H_(2)受电子碰撞反应影响形成,C_(2)产物形成遵循路径:CH_(4)→C_(2)H_(6)→C_(2)H_(4)→C_(2)H_(2)。电子碰撞离解CO_(2)反应e+CO_(2)CO+O^(-)是CO重要形成途径,而CH_(3)+CH_(4)C_(2)H_(5)^(+)+H_(2)反应和电子碰撞解离CH_(4)是H_(2)关键生成路径。研究表明,动力学模拟结合发射光谱可为合理揭示DBD重整CO_(2)-CH_(4)过程复杂反应机理提供有力工具。 展开更多
关键词 非热等离子体 CO_(2)-ch_(4)重整 发射光谱 反应机理 化学动力学模型 等离子体化学
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嵌入型Ni@S1催化剂的制备及其CH_(4)-CO_(2)重整反应性能 被引量:1
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作者 盖希坤 杨丹 +5 位作者 朱继成 骆美宇 马清祥 邢闯 吕鹏 张良佺 《洁净煤技术》 CAS 北大核心 2022年第5期71-80,共10页
CH_(4)-CO_(2)重整反应能实现CH_(4)和CO_(2)两种气体的利用,对控制温室效应、保护环境具有重要意义。开发低成本、高活性和高稳定性的重整催化剂是研究焦点。分别采用浸渍法和研磨-晶化法制备了负载型Ni/Q10(孔径10 nm的无定形SiO_(2)... CH_(4)-CO_(2)重整反应能实现CH_(4)和CO_(2)两种气体的利用,对控制温室效应、保护环境具有重要意义。开发低成本、高活性和高稳定性的重整催化剂是研究焦点。分别采用浸渍法和研磨-晶化法制备了负载型Ni/Q10(孔径10 nm的无定形SiO_(2))和嵌入型Ni@S1(Silicalite-1)催化剂,并用于CH_(4)-CO_(2)重整反应。采用XRD、BET、IR、H_(2)-TPR、NH_(3)-TPD、XRF、XPS、SEM、TEM和TG技术手段对催化剂结构进行了表征。研究发现,研磨-晶化法能有效调控Ni@S1催化剂中活性金属Ni的粒度和分散度,增强活性金属相与载体的相互作用。嵌入型结构能减少催化剂积碳,在700℃反应6 h后,5%Ni@S1催化剂的积碳量仅为5%Ni/Q10催化剂的46.83%。采用微型固定床连续反应对催化剂进行了活性评价(CH_(4)/CO_(2)/Ar=44.0/47.2/8.8、进料流速F_(in)=40 mL/min、反应温度T=700℃),发现反应6 h后,CH_(4)在5%Ni@S1和5%Ni/Q10催化剂的瞬时转化率分别为72.82%和67.24%,与初始转化率相比分别降低了1.05%和7.99%;CO_(2)瞬时转化率分别为79.06%和76.69%,与初始转化率相比分别降低了1.16%和4.54%。嵌入型Ni@S1催化剂在CH_(4)-CO_(2)重整反应中的活性和稳定性优于负载型Ni/Q10催化剂。 展开更多
关键词 ch_(4)-CO_(2)重整 分子筛 限域 积碳 烧结
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分段电极介质阻挡放电CO_(2)重整CH4过程放电特性与反应性能研究 被引量:1
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作者 孙闵杰 付军辉 +2 位作者 刘泓麟 梅丹华 方志 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第15期3972-3983,共12页
大气压低温等离子体可在温和条件下进行CO_(2)重整CH4反应,对环境保护和能源供应具有双重意义。介质阻挡放电(DBD)是进行该反应最常用的放电等离子体形式之一,但其工艺过程和反应性能受到反应器结构的显著影响。前期研究发现,分段电极DB... 大气压低温等离子体可在温和条件下进行CO_(2)重整CH4反应,对环境保护和能源供应具有双重意义。介质阻挡放电(DBD)是进行该反应最常用的放电等离子体形式之一,但其工艺过程和反应性能受到反应器结构的显著影响。前期研究发现,分段电极DBD可以调节CO_(2)重整CH4反应过程的反应物转化率、产物分布及能量效率,但是分段电极数量和相邻电极间距对上述性能参数的影响机理尚不清晰。因此,该文设计了具有不同电极数量和不同相邻电极间距的分段电极DBD反应器,并用于CO_(2)重整CH4反应,从电学特性和温度特性的角度研究了不同实验条件下的放电特性,比较分析了对应条件下的CO_(2)重整CH4反应性能。结果表明,分段电极的引入可以增加放电边缘数量以增强边缘效应,且增加分段电极数量和增加相邻电极间距均可延长反应物的有效停留时间,上述因素均有助于提高等离子体CO_(2)重整CH4的反应性能。在施加电压11.0 kV条件下采用4段外电极时可获得最高的CO_(2)转化率(17.7%)和CH4转化率(29.5%),以及最大的CO选择性(36.0%)。而在2段电极结构中,当相邻电极间距为3 cm时,可获得最高的总反应物转化能量效率(0.334 mmol/kJ)。 展开更多
关键词 分段电极介质阻挡放电 CO_(2)重整ch4 电极数量 相邻电极间距
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CH4-CO_(2)低温等离子体重整制合成气的研究
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作者 朱丽华 董昊 +1 位作者 于淼 徐锋 《应用化工》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期3042-3046,共5页
为了探究CH4-CO_(2)低温等离子体重整制合成气的反应特性,考察了添加气体、放电电压、放电频率、CH4与CO_(2)物质的量比和原料气流量对重整反应的影响,在优化单纯等离子体作用下CH4-CO_(2)重整反应条件的基础上,开展了等离子体与NiO-CeO... 为了探究CH4-CO_(2)低温等离子体重整制合成气的反应特性,考察了添加气体、放电电压、放电频率、CH4与CO_(2)物质的量比和原料气流量对重整反应的影响,在优化单纯等离子体作用下CH4-CO_(2)重整反应条件的基础上,开展了等离子体与NiO-CeO/TiO_(2)-MgO催化剂协同转化CH4-CO_(2)的实验。结果表明,实验体系中添加Ar或N2,放电引发的亚稳态Ar*或N2激发态粒子,可促进反应物转化和目标产物生成,且Ar对CH4-CO_(2)重整反应的促进作用优于N2;在单纯等离子体作用、Ar体积分数25%,放电电压17.0 kV,放电频率9.0 kHz, CH4与CO_(2)物质的量比1∶2,气体总流量60 mL/min条件下,CH4-CO_(2)重整获得最佳实验结果;等离子体与催化剂协同作用下,CH4、CO_(2)转化率以及CO、H2产率分别为68.36%,52.15%,43.46%和44.12%,总体上优于单纯等离子体条件下的实验结果,特别是CO、H2产率明显高于单纯等离子体条件下的33.83%和5.31%。 展开更多
关键词 甲烷 二氧化碳 低温等离子体 重整 合成气
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Ni/SiO_(2)协同DBD等离子体催化甲烷干重整性能研究
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作者 郑兆宇 徐波 +4 位作者 曾傲楠 王安杰 刘颖雅 孙志超 王瑶 《燃料化学学报(中英文)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1398-1411,共14页
分别采用沉积沉淀法(DP)和浸渍法(IMP)制备Ni/SiO_(2)催化剂前体,前体经H_(2)还原得到Ni/SiO_(2)-DP和Ni/SiO_(2)-IMP。对所制备的催化剂进行X射线衍射、X射线光电子能谱、N_(2)吸附-脱附、化学吸附、傅里叶变换红外、透射电镜和拉曼光... 分别采用沉积沉淀法(DP)和浸渍法(IMP)制备Ni/SiO_(2)催化剂前体,前体经H_(2)还原得到Ni/SiO_(2)-DP和Ni/SiO_(2)-IMP。对所制备的催化剂进行X射线衍射、X射线光电子能谱、N_(2)吸附-脱附、化学吸附、傅里叶变换红外、透射电镜和拉曼光谱表征,并考察其与介质阻挡放电等离子体(DBD)协同催化甲烷干重整(DRM)制合成气反应性能。研究结果表明,相较于Ni/SiO_(2)-IMP,Ni/SiO_(2)-DP因其较小的Ni颗粒尺寸、Ni与载体的强相互作用以及对反应物分子较强的吸附活化能力,具有更高的催化活性和稳定性。对Ni/SiO_(2)-DP制备条件考察结果表明,H_(2)等离子体还原(PR)的Ni/SiO_(2)-DP-PR比程序升温还原(TPR)的Ni/SiO_(2)-DP-TPR具有更高的催化活性。沉积沉淀时间为10 h,H_(2)等离子体还原时间为30 min时,CH_(4)和CO_(2)转化率分别为72.5%和78.2%,H_(2)和CO选择性分别为86.7%和94.2%,能量利用率为4.36 mmol/kJ。 展开更多
关键词 ch4/CO_(2)重整 Ni/SiO_(2) 介质阻挡放电等离子体
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