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Solar chemical looping reforming of methane combined with isothermal H2O/CO2 splitting using ceria oxygen carrier for syngas production 被引量:2
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作者 Srirat Chuayboon Stéphane Abanades Sylvain Rodat 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第2期60-72,共13页
The chemical looping reforming of methane through the nonstoichiometric ceria redox cycle(CeO2/CeO2-δ) has been experimentally investigated in a directly irradiated solar reactor to convert both solar energy and meth... The chemical looping reforming of methane through the nonstoichiometric ceria redox cycle(CeO2/CeO2-δ) has been experimentally investigated in a directly irradiated solar reactor to convert both solar energy and methane to syngas in the temperature range 900–1050 °C. Experiments were carried out with different ceria shapes via two-step redox cycling composed of endothermic partial reduction of ceria with methane and complete exothermic re-oxidation of reduced ceria with H2 O/CO2 at the same operating temperature, thereby demonstrating the capability to operate the cycle isothermally. A parametric study considering different ceria macrostructure variants(ceria packed powder, ceria packed powder mixed with inert Al2 O3 particles, and ceria reticulated porous foam) and operating parameters(methane flow-rate, reduction temperature, or sintering temperature) was conducted in order to unravel their impact on the bed-averaged oxygen non-stoichiometry(δ), syngas yield, methane conversion, and solar reactor performance. The ceria cycling stability was also experimentally investigated to demonstrate repeatable syngas production by alternating the flow between CH4 and H2 O(or CO2). A decrease in sintering temperature of the ceria foam was beneficial for increasing syngas selectivity, methane conversion,and reactor performance. Increasing both CH4 concentration and reduction temperature enhanced δ with the maximum value up to 0.41 but concomitantly favored CH4 cracking reaction. The ceria reticulated porous foam showed better performance in terms of effective heat transfer, due to volumetric absorption of concentrated solar radiation and uniform heating with lower solar power consumption, thereby promoting the solar-to-fuel energy conversion efficiency that reached up to 5.60%. The energy upgrade factor achieved during cycle was up to 1.19. Stable patterns in the δ and syngas yield for consecutive cycles with the ceria foam validated material performance stability. 展开更多
关键词 chemical looping methane reforming CERIA structure Concentrated SOLAR power Syngas production H2O/CO2 SPLITTING
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Low-temperature dry reforming of methane tuned by chemical speciations of active sites on the SiO_(2) and γ-Al_(2)O_(3) supported Ni and Ni-Ce catalysts
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作者 Yimin Zhang Ruiming Zeng +4 位作者 Yun Zu Linhua Zhu Yi Mei Yongming Luo Dedong He 《Chinese Journal of Chemical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第8期76-90,共15页
The cognition of active sites in the Ni-based catalysts plays a vital role and remains a huge challenge in improving catalytic performance of low temperature CO_(2) dry reforming of methane(LTDRM).In this work,typical... The cognition of active sites in the Ni-based catalysts plays a vital role and remains a huge challenge in improving catalytic performance of low temperature CO_(2) dry reforming of methane(LTDRM).In this work,typical catalysts of SiO_(2) and γ-Al_(2)O_(3) supported Ni and Ni-Ce were designed and prepared.Importantly,the difference in the chemical speciations of active sites on the Ni-based catalysts is revealed by advanced characterizations and further estimates respective catalytic performance for LTDRM.Results show that larger[Ni0-]particles mixed with[Ni-O-Sin])species on the Ni/SiO_(2)(R)make CH_(4) excessive decomposition,leading to poor activity and stability.Once the Ce species is doped,however,superior activity(59.0%CH_(4) and 59.8%CO_(2) conversions),stability and high H_(2)/CO ratio(0.96)at 600℃ can be achieved on the Ni-Ce/SiO_(2)(R),in comparison with other catalysts and even reported studies.The improved performance can be ascribed to the formation of integral([Ni0_(n))]-[CeⅢ-□-CeⅢ])species on the Ni-Ce/SiO_(2)(R)catalyst,containing highly dispersed[Ni]particles and rich oxygen vacancies,which can synergistically establish a new stable balance between gasification of carbon species and CO_(2) dissocia-tion.With respect to Ni-Ce/γ-Al_(2)O_(3)(R),the Ni and Ce precursors are easily captured by extra-framework Al_(n)-OH groups and further form stable isolated([Ni0_(n))]-[Ni-O-Al_(n)])and[CeⅢ-O-Al_(n)]species.In such a case,both of them preferentially accelerate CO_(2) adsorption and dissociation,causing more car-bon deposition due to the disproportionation of superfuous CO product.This deep distinguishment of chemical speciations of active sites can guide us to further develop new efficient Ni-based catalysts for LTDRM in the future. 展开更多
关键词 CO_(2)dry reforming of methane LOW-TEMPERATURE Ni-based catalysts chemical speciations reforming reaction mechanisms
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Simultaneous syngas production with different H_2/CO ratio in a multi-tubular methane steam and dry reformer by utilizing of CLC
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作者 Mohsen Abbasi Mehdi Farniaei +1 位作者 Mohammad Reza Rahimpour Alireza Shariati 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第1期54-64,共11页
For syngas production, the combustion of fossil fuels produces large amounts of CO2 as a greenhouse gas annually which intensifies global warming. In this study, chemical looping combustion(CLC) has been utilized for ... For syngas production, the combustion of fossil fuels produces large amounts of CO2 as a greenhouse gas annually which intensifies global warming. In this study, chemical looping combustion(CLC) has been utilized for the elimination of CO2 emission to atmosphere during simultaneous syngas production with different H2/CO ratio in steam reforming of methane(SR) and dry reforming of methane(DR) in a CLC-SR-DR configuration. In CLC-SR-DR with 184 reformer tubes(similar to an industrial scale steam reformer in Zagros Petrochemical Company, Assaluyeh, Iran), DR reaction occurs over Rh-based catalysts in 31 tubes. Also, SR reaction is happened over Ni-based catalysts in 153 tubes. CLC via employment of Mn-based oxygen carriers supplies heat for DR and SR reactions and produces CO2 and H2O as raw materials simultaneously. A steady state heterogeneous catalytic reaction model is applied to analyze the performance and applicability of the proposed CLC-SR-DR configuration. Simulation results show that combustion efficiency reached 1 at the outlet of fuel reactor(FR). Therefore,pure CO2 and H2O can be recycled to DR and SR sides, respectively. Also, CH4 conversion reached 0.2803 and 0.7275 at the outlet of SR and DR sides, respectively. Simulation results indicate that, 3223 kmol h-1syngas with a H2/CO ratio equal to 9.826 was produced in SR side of CLC-SR-DR. After that, 1844 kmol h-1syngas with a H2/CO ratio equal to 0.986 was achieved in DR side of CLC-SR-DR. Results illustrate that by increasing the number of DR tubes to 50 tubes and considering 184 fixed total tubes in CLC-SR-DR, CH4 conversions in SR and DR sides decreased 2.69% and 3.31%, respectively. However, this subject caused total syngas production in SR and DR sides(in all of 184 tubes)enhance to 5427 kmol h-1. Finally, thermal and molar behaviors of the proposed configuration demonstrate that CLC-SR-DR is applicable for simultaneous syngas production with high and low H2/CO ratios in an environmental friendly process. 展开更多
关键词 甲烷重整 蒸汽重整 合成气 CO2 CLC 生产 比值 非均相催化反应
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Oxygen vacancies enriched Ni-Co/SiO_(2)@CeO_(2) redox catalyst for cycling methane partial oxidation and CO_(2) splitting
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作者 Chang Yang Juping Zhang +3 位作者 Jiakai Wang Dongfang Li Kongzhai Li Xing Zhu 《Chinese Journal of Chemical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第11期235-245,共11页
Redox catalysts play a vital role in the interconversion of two significant greenhouse gases,CO_(2)and CH_(4),via chemical looping methane dry reforming technology.Herein,a series of transition metals-alloyed and core... Redox catalysts play a vital role in the interconversion of two significant greenhouse gases,CO_(2)and CH_(4),via chemical looping methane dry reforming technology.Herein,a series of transition metals-alloyed and core-shell structured Ni-M/SiO_(2)@CeO_(2)(M=Fe,Co,Cu,Mn,Zr)redox catalyst were fabricated and evaluated in a gas-solid fixed-bed reactor for cycling CH_(4)partial oxidation(PO_(x))and CO_(2)splitting.The catalysts are composed of spherical SiO_(2)core and CeO_(2)shell,and the highly dispersed Ni alloy nanoparticles are the interlayer between core and shell.The oxygen vacancy concentration of Ni-M/SiO_(2)@CeO_(2)followed the order of Co>Cu>Fe>Mn>Zr,and Ni alloying with transition metals significantly enhanced oxygen storage capacity(OSC).Ni-Co/SiO_(2)@CeO_(2)catalyst with abundant oxygen vacancies and a high OSC showed the lowest temperatures of CH_(4)activation(610℃)and CO_(2)decomposition(590℃),thus demonstrating excellent redox reactivity.The catalyst exhibited superior activity and structural stability in the continuous CH_(4)/CO_(2)redox cycles at 615℃,achieving 87%CH_(4)conversion and 83%CO selectivity.The proposed catalyst shows great potential for the utilization of CH_(4)and CO_(2)in a redox mode,providing a new sight for design redox catalyst in chemical looping or related fields. 展开更多
关键词 chemical looping methane dry reforming CATALYST Partial Oxidation
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天然气-中温太阳能互补的新型低碳分布式供能系统
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作者 王彬 郝勇 +4 位作者 郭轲 邵煜 蒋琼琼 洪慧 金红光 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期288-299,共12页
基于化学链循环的天然气-太阳能互补转化具有低碳、储能及高效等特点。目前甲烷化学链循环典型还原温度为800℃。在450℃中温条件下,现有技术的甲烷转化率均较低,导致热化学蓄能效率和分布式能源系统能效较低。基于产物分离促进反应平... 基于化学链循环的天然气-太阳能互补转化具有低碳、储能及高效等特点。目前甲烷化学链循环典型还原温度为800℃。在450℃中温条件下,现有技术的甲烷转化率均较低,导致热化学蓄能效率和分布式能源系统能效较低。基于产物分离促进反应平衡移动原理,提出将甲烷重整制氢与化学链循环结合的蓄能方法,氢气被载氧体消耗使氢气分压降低,促进甲烷重整反应正向进行,进而提升甲烷转化率。对比了甲烷重整耦合化学链循环蓄能方法和传统甲烷直接与载氧体发生化学链反应蓄能方法的甲烷转化率。结果表明,450℃下通过多级循环实现甲烷近完全转化。基于甲烷重整耦合化学链循环蓄能方法,建立了多能互补分布式供能系统模型,太阳能甲烷热化学源头蓄能将低品位太阳能提升为高品位燃料化学能,实现了源头蓄能与脱碳。储存太阳能的固体燃料氧化产生高温热能,通过透平做功发电,然后通过余热回收装置实现吸收式制冷和供热,从而实现太阳能和化石燃料的高效互补利用。对系统在典型工况下的热力学性能进行分析,结果表明基于甲烷重整耦合化学链循环蓄能方法的分布式供能系统太阳能净发电效率达24.90%,系统燃料节省率达43.24%,在节能减排方面具有显著优势。 展开更多
关键词 太阳能热化学 甲烷重整 化学链循环 蓄能 分布式能源系统
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化学链重整反应中含氧空位α-Fe_(2)O_(3)(001)表面CO反应行为的密度泛函理论研究
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作者 张慧欣 黄正清 +3 位作者 班涛 苏雪 杨伯伦 常春然 《Chinese Journal of Chemical Physics》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第1期116-124,I0112-I0116,I0119,共15页
化学链甲烷重整是利用甲烷制备合成气(CO和H_(2))具有广阔前景的方法之一,其中CO在氧载体表面上的进一步反应对CO选择性起主要决定作用.本文采用密度泛函理论系统地研究了α-Fe_(2)O_(3)(001)氧空位对CO脱附、CO氧化和CO解离的影响.计... 化学链甲烷重整是利用甲烷制备合成气(CO和H_(2))具有广阔前景的方法之一,其中CO在氧载体表面上的进一步反应对CO选择性起主要决定作用.本文采用密度泛函理论系统地研究了α-Fe_(2)O_(3)(001)氧空位对CO脱附、CO氧化和CO解离的影响.计算结果表明,增加氧空位浓度会导致Fe原子中的电子局域化增强,从而削弱Fe位点上CO的脱附能力.此外,氧空位浓度从1/12 ML增加到1/6 ML会导致CO氧化能垒从0.64 eV增加到1.10 eV.增加氧空位浓度虽有利于CO解离,但由于解离反应的高能垒(大于3.00 eV),CO的解离仍然很难发生.综合考虑三条反应途径,CO脱附可以在高于900K的反应温度下自发进行.增加氧空位浓度可以提高合成气选择性,因为在高氧空位浓度(1/6 ML)下,相比于CO脱附,CO氧化的竞争性减弱.这项研究揭示了在Fe_(2)O_(3)的还原程度增加时,化学链甲烷重整中CO选择性增强的微观机制. 展开更多
关键词 化学链重整 甲烷 Fe_(2)O_(3) 氧空位 密度泛函理论
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Ce_(0.8)Cu_(0.2)O_(2)氧载体耦合S-1分子筛对化学链反应性能的影响
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作者 侯凯源 王禹皓 +2 位作者 蒋丽红 范浩熙 郑燕娥 《燃料化学学报(中英文)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期783-793,共11页
在Ce_(0.8)Cu_(0.2)O_(2)氧载体中添加不同质量S-1分子筛,并利用XRD、BET、XPS、SEM、TEM和CH4-TPR&CO_(2)-TPO等表征对氧载体的物化特性和反应性能进行了研究。考察了S-1分子筛添加量对Ce_(0.8)Cu_(0.2)O_(2)氧载体在化学链甲烷重... 在Ce_(0.8)Cu_(0.2)O_(2)氧载体中添加不同质量S-1分子筛,并利用XRD、BET、XPS、SEM、TEM和CH4-TPR&CO_(2)-TPO等表征对氧载体的物化特性和反应性能进行了研究。考察了S-1分子筛添加量对Ce_(0.8)Cu_(0.2)O_(2)氧载体在化学链甲烷重整耦合CO_(2)还原反应中的性能的影响。与单纯的Ce_(0.8)Cu_(0.2)O_(2)氧载体相比,添加了0.3 g S-1分子筛后复合氧载体的比表面积明显增大,从15.44 m^(2)/g提高至73.27 m^(2)/g。同时热稳定性和结构稳定性也得到了很大的改善。添加了0.3 g S-1分子筛的复合氧载体CH4转化率由38.93%提升至56.03%,CO_(2)还原过程中CO产率由1.18 mmol/g增加至2.16 mmol/g。 展开更多
关键词 化学链 S-1分子筛 甲烷重整 CO_(2)还原 合成气
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钡含量对(La_(0.5)Sr_(0.5))_(1-x)Ba_(x)Fe_(0.6)Co_(0.4)O_(3)化学链甲烷干重整性能的影响
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作者 杨柳青 赵子瑞 +1 位作者 张军社 魏进家 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期4286-4301,共16页
化学链甲烷干重整可将CH_(4)和CO_(2)转化为各种增值产品,是一种具有低分离要求的高效反应技术,并可助力碳中和。目前,该技术面临的一个主要挑战是设计和开发具有良好反应性和稳定性的载氧体。合成了Ba取代的具有锚定纳米颗粒的(La_(0.5... 化学链甲烷干重整可将CH_(4)和CO_(2)转化为各种增值产品,是一种具有低分离要求的高效反应技术,并可助力碳中和。目前,该技术面临的一个主要挑战是设计和开发具有良好反应性和稳定性的载氧体。合成了Ba取代的具有锚定纳米颗粒的(La_(0.5)S_(r0.5))_(1-x)Ba_(x)Fe_(0.6)Co_(0.4)O_(3)钙钛矿氧化物,将其用作化学链甲烷干重整的载氧体,通过多种表征手段和性能评价,研究了该类材料的物化性质和氧化还原性能。结果表明,在所有样品中,La_(0.35)S_(r0.35)Ba_(0.3)Fe_(0.6)Co_(0.4)O_(3)在甲烷部分氧化过程中可实现84.3%的甲烷转化率、15.23 mmol·g^(-1)的合成气产量以及最高的氧消耗量(5.29 mmol·g^(-1)),显示出优异的氧扩散速率,同时具有95.8%的合成气选择性、70.0%的CO选择性和1.36 mmol·g^(-1)的积炭。对甲烷还原过程中气体生成速率的分析表明,Ba取代可以优化载氧体的晶格结构,导致高的离子迁移率,促进氧在体相中的快速扩散,进而提升CH_(4)转化。此外,氧化还原循环测试表明该载氧体具有较优异的结构稳定性和较好的再生能力。 展开更多
关键词 化学链重整 甲烷 二氧化碳 合成气 钙钛矿 载氧体
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基于载氧体两级氧化的自热化学链甲烷干重整过程模拟
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作者 高祥雨 吴天灏 +2 位作者 何笑 胡国超 刘永卓 《宁夏工程技术》 CAS 2023年第3期199-204,211,共7页
为了实现甲烷干重整(DRM)自热的同时制取高品质的合成气,提出了由重整反应器(reforming reactor,RR)、裂解反应器(splitting reactor,SR)和空气反应器(air reactor,AR)组成的基于Ca_(2)Fe_(2)O_(5)载氧体(oxygen carrier,OC)两级氧化的... 为了实现甲烷干重整(DRM)自热的同时制取高品质的合成气,提出了由重整反应器(reforming reactor,RR)、裂解反应器(splitting reactor,SR)和空气反应器(air reactor,AR)组成的基于Ca_(2)Fe_(2)O_(5)载氧体(oxygen carrier,OC)两级氧化的自热化学链甲烷干重整新工艺。首先,利用Aspen Plus软件对该工艺进行了模拟分析,研究了温度、压力、OC与CH_(4)的摩尔流量比以及CO_(2)与CH_(4)的摩尔流量比对重整反应和裂解反应的影响。其次,探究了在自热条件下该工艺的最大潜力。最后,对系统的冷煤气效率进行了计算,并与DRM进行比较。结果表明,在最优条件下,重整反应器中CH_(4)转化率能够达到99.58%,合成气中H_(2)与CO的摩尔流量比为1.98,反应器内均无积碳,且系统实现了自热。该工艺的冷煤气效率比DRM提高了2.78%。通过载氧体的两级氧化,提高了化学链甲烷干重整过程效率,并实现碳捕集。 展开更多
关键词 载氧体两级氧化 化学链甲烷干重整 合成气 自热
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CaO/MgO负载的钙钛矿型氧化物用于甲烷化学链蒸汽重整(英文) 被引量:4
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作者 赵坤 何方 +4 位作者 黄振 魏国强 郑安庆 李海滨 赵增立 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期680-688,共9页
甲烷化学链蒸汽重整(Chemical-looping steam methane reforming,CL-SMR)是基于化学链燃烧的概念而提出的一种新颖的技术。在重整反应器中,甲烷与载氧体中的晶格氧发生部分氧化反应生成合成气(H_2/CO物质的量比为2.0),还原后的载氧体进... 甲烷化学链蒸汽重整(Chemical-looping steam methane reforming,CL-SMR)是基于化学链燃烧的概念而提出的一种新颖的技术。在重整反应器中,甲烷与载氧体中的晶格氧发生部分氧化反应生成合成气(H_2/CO物质的量比为2.0),还原后的载氧体进入到水蒸气反应器中,与水蒸气反应恢复晶格氧的同时生成H2。以钙钛矿型氧化物LaFeO_3为载氧体用于甲烷化学链蒸气重整过程,同时通过碱金属CaO和MgO对LaFeO_3进行负载,以增大载氧体的比表面积、热稳定性和抗积炭能力。通过X射线衍射(XRD)、H2程序升温还原(H2-TPR)、BET比表面积分析(BET)和X光电子能谱(XPS)对载氧体进行表征。结果表明,三种载氧体均表现出较高的反应活性和合成气选择性,循环后仍能保持钙钛矿的结构。从反应性能、选择性和抗积炭能力等方面综合考虑,LaFeO_3-CaO的效果最好。 展开更多
关键词 化学链 甲烷重整 钙钛矿 CaO/MgO负载 循环
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三维有序大孔钙钛矿型氧化物LaFeO_3的合成及甲烷化学链重整性能(英文) 被引量:6
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作者 何方 赵坤 +3 位作者 黄振 李新爱 魏国强 李海滨 《催化学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1242-1249,共8页
采用无皂乳液聚合法制备了聚苯乙烯(PS)聚合物微球,并采用胶晶模板法制备了三维有序大孔3DOMLaFeO3钙钛矿型氧化物.通过扫描电镜、X射线衍射和傅里叶变换红外光谱等手段对氧化物的性能进行了表征.利用程序升温还原和多次氧化还原循环反... 采用无皂乳液聚合法制备了聚苯乙烯(PS)聚合物微球,并采用胶晶模板法制备了三维有序大孔3DOMLaFeO3钙钛矿型氧化物.通过扫描电镜、X射线衍射和傅里叶变换红外光谱等手段对氧化物的性能进行了表征.利用程序升温还原和多次氧化还原循环反应评价了氧化物的反应性,并在固定床反应器上研究了其甲烷氧化性能.结果表明,与离心法和蒸发法相比,垂直沉积法获得的PS微球模板排列更均匀有序;前驱物溶剂及浓度对最终的三维有序大孔材料的结构有显著影响,利用乙醇为前驱物溶剂所制备的样品比利用乙烯为溶剂的样品具有更好的三维有序大孔结构,前驱物乙醇溶液浓度在1.0mol/L为宜.甲烷氧化实验表明,3DOM-LaFeO3钙钛矿型氧化物中存在两种氧物种:表面吸附氧和体相晶格氧.表面吸附氧主要在反应初期将甲烷完全氧化为CO2和水蒸汽,而体相晶格氧主要将甲烷部分氧化为H2和CO.在甲烷部分氧化反应中,三维有序大孔LaFeO3钙钛矿型氧化物比相同质量的纳米LaFeO3氧化物提供了更多的氧,并且可使甲烷在较宽的反应阶段生成H2和CO摩尔比为2:1的合成气,从而更有利于后续的费托合成等工艺. 展开更多
关键词 三维有序大孔钙钛矿氧化物 氧载体 合成气 化学链重整 甲烷
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三维有序大孔钙钛矿型氧化物LaFe0.7Co0.3O3的合成及甲烷化学链水蒸气重整性能 被引量:5
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作者 沈阳 赵坤 +1 位作者 何方 李海滨 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期1168-1176,共9页
采用无皂乳液聚合法制备聚苯乙烯(PS)微球,通过自组装得到排列均匀有序的聚苯乙烯(PS)胶晶模板,然后经过浸渍和煅烧得到三维有序大孔(3DOM)钙钛矿型氧化物LaFe_(0.7)Co_(0.3)O_3。通过扫描电镜、透射电镜和X射线衍射等手段对制备的3DOM... 采用无皂乳液聚合法制备聚苯乙烯(PS)微球,通过自组装得到排列均匀有序的聚苯乙烯(PS)胶晶模板,然后经过浸渍和煅烧得到三维有序大孔(3DOM)钙钛矿型氧化物LaFe_(0.7)Co_(0.3)O_3。通过扫描电镜、透射电镜和X射线衍射等手段对制备的3DOM钙钛矿型氧化物LaFe_(0.7)Co_(0.3)O_3的物理化学性能进行表征。在固定床反应器上考察3DOM LaFe_(0.7)Co_(0.3)O_3的甲烷化学链水蒸气重整性能。结果表明,聚苯乙烯(PS)微球粒径受苯乙烯单体使用量的影响,随着苯乙烯单体使用量的增加聚苯乙烯(PS)微球粒径呈增大的趋势;煅烧温度对三维有序大孔结构有显著影响,浸渍后模板在500℃煅烧下即能形成三维有序大孔结构比表面积达到19.820 m2/g,随着煅烧温度的升高三维有序大孔结构遭到部分破坏,在900℃煅烧下三维有序大孔结构遭到完全破坏。在氧载体与甲烷的反应前期,气体产物中CO2含量较高,是表面吸附氧将甲烷完全氧化所致,在表面吸附氧消耗完后体相晶格氧将甲烷部分氧化生成H2与CO。在水蒸气氧化阶段,水蒸气与还原态的氧载体发生反应生成氢气,产氢率为4.0-5.0 mmol/g。同时水蒸气氧化阶段气相产物中CO和CO2含量很低,说明3DOM LaFe_(0.7)Co_(0.3)O_3具有优秀的抗积炭性能。 展开更多
关键词 三维有序大孔 钙钛矿 氧载体 合成气 甲烷化学链水蒸气重整 氢气
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LaMO_3纳米复合钙钛矿氧载体化学循环重整甲烷制合成气 被引量:7
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作者 代小平 余长春 《催化学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2011年第8期1411-1417,共7页
采用溶胶-凝胶法制备了不同B位可变价离子的LaMO3(M=Cr,Mn,Fe,Co)复合氧化物氧载体,采用X射线衍射、N2吸附-脱附、扫描电镜及CH4程序升温表面反应等手段对氧载体进行了表征,并用于直接选择氧化CH4的反应中.结果表明,Cr,Mn,Fe和Co均能形... 采用溶胶-凝胶法制备了不同B位可变价离子的LaMO3(M=Cr,Mn,Fe,Co)复合氧化物氧载体,采用X射线衍射、N2吸附-脱附、扫描电镜及CH4程序升温表面反应等手段对氧载体进行了表征,并用于直接选择氧化CH4的反应中.结果表明,Cr,Mn,Fe和Co均能形成LaMO3纳米复合钙钛矿结构,其氧物种氧化能力大小顺序为LaCoO3>LaMnO3>LaFeO3>LaCrO3.在连续流动化学循环甲烷重整反应中,LaFeO3中的氧物种具有更好的选择氧化性能(H2/CO=2.06),其CH4转化率和CO选择性分别达到89.6%和98.9%.10个连续顺序氧化-还原化学循环重整反应中,CH4转化率约为60%~70%,CO选择性达98%以上;且其结构保持了较高的稳定性. 展开更多
关键词 甲烷 化学循环重整 钙钛矿 B位离子 氧载体 合成气
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化学链重整制合成气过程模拟 被引量:1
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作者 诸林 蒋鹏 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期161-164,共4页
基于化学链重整原理,以甲烷为原料,运用Aspen Plus对化学链重整制合成气系统进行了模拟,并研究了燃料反应器温度TF、水甲烷比W/M及NiO甲烷比Ni/M对重整气组成、合成气产率Y、系统效率η影响。结果表明,化学链重整气组成模拟值与实验... 基于化学链重整原理,以甲烷为原料,运用Aspen Plus对化学链重整制合成气系统进行了模拟,并研究了燃料反应器温度TF、水甲烷比W/M及NiO甲烷比Ni/M对重整气组成、合成气产率Y、系统效率η影响。结果表明,化学链重整气组成模拟值与实验值吻合较好。提高TF,重整气中CO、H2O含量有升高趋势,H2、CO2含量略微降低;随着W/M增加,重整气中H2、CO2含量升高,CO含量降低,合成气产率Y几乎不变,系统效率η呈现降低趋势;Ni/M增加,重整气中H2、CO含量以及合成气产率Y呈现先升高后降低趋势,效率η下降,且Ni/M=0.8时,合成气产率Y取得最大值。 展开更多
关键词 化学链重整 甲烷 合成气 过程模拟 热力学分析
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CeO_(2)/CuFe_(2)O_(4)氧载体CH_(4)化学链重整耦合CO_(2)热催化还原研究 被引量:2
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作者 王保文 张港 +4 位作者 刘同庆 李炜光 王梦家 林德顺 马晶晶 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第12期5414-5426,共13页
CH_(4)化学链重整耦合CO_(2)热催化还原,既能灵活调控所制备合成气的H_(2)/CO比,又能实现两种温室气体的高值化利用,具有极大的应用前景。采用溶胶-凝胶燃烧合成法制备不同质量掺杂比的CeO_(2)/CuFe_(2)O_(4)氧载体,在自制多功能固定床... CH_(4)化学链重整耦合CO_(2)热催化还原,既能灵活调控所制备合成气的H_(2)/CO比,又能实现两种温室气体的高值化利用,具有极大的应用前景。采用溶胶-凝胶燃烧合成法制备不同质量掺杂比的CeO_(2)/CuFe_(2)O_(4)氧载体,在自制多功能固定床反应器中,系统考察了改性氧载体与CH_(4)部分氧化以及还原氧载体对CO_(2)的热催化还原性能,并通过连续氧化还原实验发现,与单一氧化物组分相比,CeO_(2)掺杂强化的CuFe_(2)O_(4)复合氧载体对CH_(4)和CO_(2)具有更高的反应活性。其中30%CeO_(2)掺杂量的混合氧载体具有最高的CH_(4)转化率,且在多次氧化还原循环反应中保持较高且稳定的CO_(2)转化率,表明其良好的反应性能和循环稳定性。 展开更多
关键词 甲烷 二氧化碳 化学链重整 热催化还原 合成气 CeO_(2)/CuFe_(2)O_(4)氧载体
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甲烷干重整及金属-载体相互作用 被引量:8
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作者 史健 祝星 +2 位作者 李孔斋 魏永刚 王华 《石油学报(石油加工)》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1407-1418,共12页
CO 2和CH 4均是温室气体的重要成员并且数量可观,其资源化利用对于应对气候变化和能源危机具有重要意义。甲烷干重整是经典转化方式之一,将CO 2“供氧”还原反应和CH 4“需氧”氧化反应结合起来并相互转化,其产物合成气(H 2和CO)可用于... CO 2和CH 4均是温室气体的重要成员并且数量可观,其资源化利用对于应对气候变化和能源危机具有重要意义。甲烷干重整是经典转化方式之一,将CO 2“供氧”还原反应和CH 4“需氧”氧化反应结合起来并相互转化,其产物合成气(H 2和CO)可用于费-托合成碳氢化合物液态燃料。近年来,干重整已经成为能源环境领域热点之一,在重整新工艺和催化剂设计策略方面取得了重要进展,推动了高活性和高稳定性催化剂和新工艺研发。详细综述了甲烷干重整工艺和催化剂的研究成果,重点介绍了干重整工艺新发展和催化剂功能设计,结合Ni-载体相互作用、双金属协同效应、界面效应、单原子催化等新策略对干重整工艺中的基础科学问题进行了探讨,并对干重整技术现有难点和未来发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 甲烷干重整(DRM) 化学链 催化剂 金属-载体相互作用 界面效应
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甲烷化学链重整制合成气用氧载体的研究进展 被引量:4
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作者 靳南南 张立 +3 位作者 朱燕燕 刘瑞林 马晓迅 王晓东 《天然气化工—C1化学与化工》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期106-116,共11页
甲烷化学链重整(CLR)技术是利用固体氧载体中的晶格氧代替气相氧与甲烷反应制取合成气,不仅能够避免CH4/O2混合带来的爆炸风险,还能够大幅提高合成气的选择性,且合成气n(H2)/n(CO)比例接近理想值(~2),而开发具有高循环稳定性、高氧化还... 甲烷化学链重整(CLR)技术是利用固体氧载体中的晶格氧代替气相氧与甲烷反应制取合成气,不仅能够避免CH4/O2混合带来的爆炸风险,还能够大幅提高合成气的选择性,且合成气n(H2)/n(CO)比例接近理想值(~2),而开发具有高循环稳定性、高氧化还原活性、价格低廉且环境友好的氧载体是CLR的关键。本文总结了国内目前化学链重整技术的基本原理、特点和应用于CLR技术中氧载体的研究现状。发现化学链重整中以过渡金属氧载体(Ni、Fe、Cu、Co)为主,目前的氧载体研究重点主要是复合金属氧载体(钙钛矿型氧载体、CeO2类氧载体、六铝酸盐类氧载体),今后的研究重点是如何提高氧载体的反应性能。最后,提出可通过形貌调控、不同离子取代或与其他金属氧化物复合等手段来提高氧载体的CLR性能,并指出CLR研究开发在今后有待加强的研究方向。 展开更多
关键词 甲烷 化学链重整 金属氧化物 合成气 氧载体
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Ce_(1-x)Ni_(x)O_(y)氧载体在化学链甲烷重整耦合CO_(2)还原中的应用 被引量:3
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作者 赵林洲 郑燕娥 +6 位作者 李孔斋 王亚明 蒋丽红 范浩熙 王雅静 祝星 魏永刚 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期4371-4380,共10页
化学链甲烷重整耦合CO_(2)还原技术既能生产合成气还可以还原CO_(2)生成CO。采用共沉淀法制备不同Ce/Ni摩尔比的系列Ce_(1-x)Ni_(x)O_(y)(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1)氧载体。通过XRD、BET、XPS及CH4-TPR等表征对氧载体的理化性质进行了研... 化学链甲烷重整耦合CO_(2)还原技术既能生产合成气还可以还原CO_(2)生成CO。采用共沉淀法制备不同Ce/Ni摩尔比的系列Ce_(1-x)Ni_(x)O_(y)(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1)氧载体。通过XRD、BET、XPS及CH4-TPR等表征对氧载体的理化性质进行了研究。系统考察了Ce_(1-x)Ni_(x)O_(y)氧载体在化学链甲烷重整耦合CO_(2)还原反应中的反应性能。与单一金属氧化物NiO和CeO_(2)相比,Ce_(1-x)Ni_(x)O_(y)复合氧载体在该反应中具有更高的活性和热稳定性。在甲烷部分氧化阶段,Ce_(0.2)Ni_(0.8)O_(y)和Ce_(0.4)Ni_(0.6)O_(y)氧载体具有较高的CH_(4)转化率。经历了20次redox循环实验,Ce_(0.2)Ni_(0.8)O_(y)氧载体的CO_(2)转化率几乎保持不变,表明Ce0.2Ni0.8Oy氧载体具有较高的热稳定性。 展开更多
关键词 化学链 甲烷重整 CO_(2)还原 合成气 Ce_(1-x)Ni_(x)O_(y)氧载体
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CeO_(2)/LaFeO_(3)用于甲烷化学链重整制取合成气反应性能研究 被引量:1
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作者 方小杰 赵坤 +2 位作者 赵增立 夏明珠 李海滨 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期1250-1260,共11页
甲烷化学链重整是一种利用载氧体(金属氧化物)的部分氧化能力以实现甲烷重整制取合成气的工艺,同时氧化过程中利用水蒸气氧化,还原态的载氧体在恢复晶格氧的同时分解水蒸气制氢。利用溶胶-凝胶法制备载氧体CeO_(2)/LaFeO_(3),通过X射线... 甲烷化学链重整是一种利用载氧体(金属氧化物)的部分氧化能力以实现甲烷重整制取合成气的工艺,同时氧化过程中利用水蒸气氧化,还原态的载氧体在恢复晶格氧的同时分解水蒸气制氢。利用溶胶-凝胶法制备载氧体CeO_(2)/LaFeO_(3),通过X射线粉末衍射和程序升温还原等材料表征方法分析该载氧体的结构特点以及供氧能力,借助于固定床反应实验探讨了组分比例、反应温度对该载氧体反应性能的影响。实验结果表明,CeO_(2)的含量对该载氧体的供氧能力有着显著影响,合适的反应温度不仅有利于甲烷活化,而且能够促进载氧体中晶格氧的迁移,从而提高载氧体的选择性。当CeO_(2)的添加量为10%,反应温度为850℃时,该载氧体的反应性能最优,甲烷转化率可以达到94%,H_(2)选择性和CO选择性分别可以达到90%、83%。在连续的氧化-还原循环中保持稳定的反应性能和结构。 展开更多
关键词 甲烷 化学链重整 合成气 载氧体 选择性
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化学链重整制氢NiO-CeO_(2)/γ-Al_(2)O_(3)复合载氧体的性能 被引量:4
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作者 韩丹华 郭雪岩 王志远 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期192-200,共9页
采用浸渍法制备了结构型NiO-CeO_(2)/γ-Al_(2)O_(3)复合载氧体,研究了Ni/Ce质量比对化学链重整制氢反应性能的影响。固定床反应器实验表明,随着Ni/Ce质量比的降低,氢气的选择性先升高后降低,比例为3∶1时氢的选择性和氢产物浓度最高。... 采用浸渍法制备了结构型NiO-CeO_(2)/γ-Al_(2)O_(3)复合载氧体,研究了Ni/Ce质量比对化学链重整制氢反应性能的影响。固定床反应器实验表明,随着Ni/Ce质量比的降低,氢气的选择性先升高后降低,比例为3∶1时氢的选择性和氢产物浓度最高。循环实验测试表明,3∶1载氧体在20个循环后仍保持催化活性,积炭量最低。XRD结果表明,加入CeO_(2)后有固溶体形成,增加了氧空位,在一定程度上减弱了NiO与γ-Al_(2)O_(3)之间的相互作用,提高了活性物质的分散度。进一步分析XRD结果发现3∶1载氧体粒径最小,更有利于制氢反应。SEM分析发现,经过20次循环3∶1载氧体颗粒的微观形貌变化相对较小。进一步的固定床实验研究表明较高的反应温度有利于制氢反应,800℃时3∶1载氧体的性能表现最佳;此外3∶1载氧体在较高水碳比下仍能保持较高的产物选择性。 展开更多
关键词 化学链重整 复合载氧体 制氢 固定床 活性 甲烷
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