Performance assessment of a spiral methanol to hydrogen fuel processor for fuel cell applications

A novel design of plate-type microchannel reactor has been developed for fuel cell-grade hydrogen production.Commercial Cu/Zn/Al2O3 was used as catalyst for the reforming reaction,and its effectiveness was evaluated on the mole fraction of products,methanol conversion,hydrogen yield and the amount of carbon monoxide under various operating conditions.Subsequently,0.5 wt% Ru/Al2O3 as methanation catalyst was prepared by impregnation method and coupled with MSR step to evaluate the capability of methanol processor for CO reduction.Based on the experimental results,the optimum conditions were obtained as feed flow rate of 5mL/h and temperature of 250℃,leading to a low CO selectivity and high H2 yield.The designed reformer with catalyst coated layer was compared with the conventional packed bed reformer at the same operating conditions.The constructed fuel processor had a good performance and excellent capability for on-board hydrogen production.

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%)。

中国绿氢产业规模化发展的挑战、实践与方向

中国绿氢产业发展潜力巨大,以绿电制取绿氢已成为氢能产业可持续发展的行业共识。氨作为绿氢储运的一种载体,其本身也是重要的能源。中国的绿氢、绿氨产业发展迅速,但规模化应用仍需克服成本、技术、安全等一系列问题。电力价格是影响绿氢、绿醇和绿氨项目经济性的关键因素,现有条件下,电解水制氢要比化石能源制氢成本高出25%以上。到2035年和2050年PEM电解水制氢的平均降本空间在22%和30%。在三种氢气价格情景下,对绿氢制甲醇和绿氢制绿氨的成本及盈利能力进行分析对比,不论是生产甲醇和还是合成氨,氢气成本都是其中的决定性因素。在当前价格参数下,绿氢制绿氨具有一定的成本优势。目前的工业实践主要是绿氢—甲醇—烯烃路线、绿氢—绿氨路线、绿氢—加氢—燃料电池路线的应用。降低绿氢的生产和储运成本是未来绿氢产业规模化发展的基础,需要政策扶持、场景选择、规模化应用和技术进步等各方面措施相结合,共同促进绿氢产业规模化发展。此外,要注意上游绿电的波动性与下游合成氨、合成甲醇要求连续稳定生产的有效衔接,做好生产和储运系统的匹配。

甲醇重整制氢用于轨道机车行业燃料经济性及碳减排探究

为了探究甲醇重整制氢技术运用于轨道机车行业是否在碳排放及经济性方面具有优势,以DFH5型调车机车为基础,通过理论计算,分析甲醇燃料、纯柴油燃料和混合燃料(柴油+磷酸铁锂)分别作为动力能源情况下机车百公里CO_(2)排放情况以及需求燃料费用。结果表明:甲醇燃料重整制氢相比燃油,在发出单位电量用价、机车百公里燃料费用、CO_(2)排放等方面都具有优势。

甲醇双氧水单腔体燃料电池II.不同阴极催化剂下的电池性能研究

分别以MnO_(2)和合成普鲁士蓝(PB/XC-72R)作为催化剂时,考察其对甲醇和双氧水的催化性能,发现两者均可以实现对双氧水的选择性催化。以开发的Z-NiPt为阳极催化剂,以MnO_(2)与PB/XC-72R为阴极催化剂,组成甲醇双氧水单腔体电池,并测试电池的性能。结果表明:以PB/XC-72R为阴极的单腔体燃料电池的最大功率可达9.1 mW。该研究验证了甲醇单腔体新型燃料电池的可行性,为后续甲醇双氧水单腔体燃料电池开发奠定了基础。

甲醇燃料电池电动车上制氢方法研究进展

评述了燃料电池电动车的研究与发展现状 ,阐述了在燃料电池电动车上以甲醇制氢的现实意义 ,介绍了目前甲醇制氢的 3种方法 :甲醇分解法、甲醇水蒸汽重整法和部分氧化法。

Cr-Zn催化剂上甲醇水蒸气转化反应动力学Ⅰ.本征动力学

研究了甲醇水蒸气转化制氢反应在Cr -Zn催化剂MOR -67上的本征动力学。试验表明 ,CO和CO2 同时生成 ,可用水蒸气转化反应和甲醇分解反应作为独立反应平行进行的模型表示。利用非线性最小二乘法确定模型参数 ,并进行F统计检验。

CuZnAl水滑石衍生催化剂上甲醇水蒸气重整制氢 Ⅰ.催化剂焙烧温度的影响

以类层柱CuZnAl水滑石为前体,经不同温度焙烧制备了一系列甲醇水蒸气重整制氢催化剂.在250℃、水/甲醇比1.3和重时空速2.5 h-1下的反应结果表明,600℃焙烧的催化剂具有优异的活性和稳定性,而≤500℃和≥700℃焙烧后的催化剂活性较差.热重、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱和程序升温还原分析结果表明,600℃焙烧时水滑石分解较为完全,析出纳米CuO粒子的同时伴生CuAl2O4尖晶石相,进而在反应过程中对金属Cu纳米粒子和ZnO起到良好的隔离和稳定作用.焙烧温度≥700℃时CuO纳米粒子发生二次团聚,同时CuAl2O4尖晶石相大量生成,造成催化活性位减少,活性较低;而焙烧温度≤500℃时水滑石分解不完全,生成(Cu,Zn)AlxOy(CO3)z复合物且无尖晶石相伴生,造成反应中金属Cu纳米粒子和ZnO聚集,导致催化剂活性较低.

CuZnAl水滑石衍生催化剂上甲醇水蒸气重整制氢Ⅱ.催化剂组成的影响

以类层柱CuZnAl水滑石为前体，经60012焙烧制备了一系列不同Cu／Zn／Al质量比的催化剂．在250℃、水／甲醇比为1．3和重时宅速为3，28h叫的条件下，考察了Cu／Zn／Al质量比对催化剂甲醇水蒸气重整反应性能的影响．结果发现，最佳Cu／Zn／Al质量比为36．7／13．4／（17～28）．调变Cu的比例不会改变催化剂物相构成和CuO的还原峰温，Cu含量较低的催化剂由于活性位数目少而甲醇转化率低，而Cu含量过高的催化剂甲醇转化率较差可能是因为Cu／Zn比失调，较低或较高的Zn含量会对催化剂物相构成产生影响，这是导致甲醇转化率随Zn含量变化的主要原因．较高的Al含量有利于CuO的分散和增大催化剂的比表面积，因此催化剂上甲醇的转化率明显提高．另外，所制催化剂的Cu／Zn／Al质量比对产物气体的组成没有影响．

燃料电池电动车车载甲醇重整器

对目前世界几大汽车公司研制开发的燃料电池电动汽车车载甲醇重整器加以介绍,着重讨论了重整器的设计与重整催化剂的布置。指出,甲醇重整器的效果良好,但重整器出口富氢重整气中CO的含量仍然很高,而较高浓度的CO会使燃料电池电极中毒。因此,从重整器中产生出来的重整气在进入燃料电池以前要进行净化。

燃料电池中甲醇制氢重整器的研制进展

阐述了燃料电池上甲醇重整制氢的现实意义,综述了甲醇重整器的工艺流程和组成单元。典型的燃料电池甲醇重整器一般由原料供应单元、甲醇重整单元、热量循环单元和重整气净化单元组成,重点介绍了各个组成单元的开发研制情况,并对甲醇重整器的整体研究现状进行了评述和展望。

煤基燃料的制备与应用

随着国内能源消费的增长 ,特别是车用燃料的迅速增长 ,石油消费总量越来越大 ,但国内石油资源有限 ,专家预计 2 0 10年和 2 0 2 0年石油的对外依存度将达到 5 0 %和 6 0 % ,威胁国家能源的安全供应 .但我国煤炭资源相对丰富 ,大力发展以煤为原料的合成液体替代燃料 ,提供部分车用燃料 ,将是解决能源安全供应问题的重要途径之一 .论述和比较了合成煤基燃料的 3种不同工艺路线 :煤直接液化合成油 ,煤间接液化合成油和煤基含氧燃料合成 .前两种工艺的主要目标是提高燃料的H/C比 ,以合成粗油或碳氢化合物为目标产物 .新一代煤直接液化合成油技术还没有工业化装置投入运行 ,但间接F T合成碳氢燃料已有成功的工业经验 .和石油基燃料相比 ,虽然煤基碳氢燃料还不具有明显的经济优势 ,但对于石油资源有限的中国具有重要的战略意义 .煤间接液化也可合成煤基含氧燃料 ,即甲醇燃料和二甲醚燃料等 .和碳氢燃料相比 ,合成煤基含氧燃料不仅具有明显的技术和经济优势 ,而且充分利用了煤中C、H和O 3种主要元素 ,可以实现资源、能源、环境和经济可持续发展 .

CuZnAl水滑石衍生催化剂上甲醇水蒸气重整制氢 Ⅲ.合成水滑石用金属盐的影响

采用共沉淀法，用不同金属盐为Cu源和Zn源合成了一系列CuZnAl水滑石，以此为前体经600℃焙烧后制得相应催化剂．用硝酸盐和醋酸盐合成的水滑石结晶度高，其衍生催化剂比表面积大、Cu的分散性好且易于还原；而用硫酸盐和盐酸盐合成的水滑石结晶度差，其衍生催化剂比表面积小、Cu的分散性差且不易还原．反应评价结果显示，用硝酸盐和醋酸盐制得的催化剂活性高、反应稳定性好；而用硫酸盐和盐酸盐制得的催化剂由于低的Cu表面积以及S和Cl的毒化作用而几乎无催化活性．在醋酸盐制备的催化剂上，产物干气中CO的浓度明显较低，在250℃和WHSV=3．28h^-1的条件下约为0．03％～0．04％，仅为硝酸盐所制催化剂上CO浓度的1／5；在210℃和WHSV=0．5h。的条件下，该催化剂上甲醇几乎完全转化，同时CO浓度降至约0．005％．N2O滴定、CO2程序升温脱附和程序升温还原结果显示，用醋酸盐和硝酸盐制备的催化剂具有极相近的Cu表面积和表面碱性，但前者CuO的还原峰温较后者低近70℃，归因于ZnO与CuO间的强相互作用，这是催化剂具有良好选择性的可能原因．

氢-汽油双燃料发动机性能试验研究

介绍一种氢-汽油双燃料发动机,这种双燃料发动机装有余热制氢装置,可用甲醇制取氢并燃用氢与汽油混合燃料。作者对余热制氢装置及氢-汽油双燃料发动机的各项性能进行试验研究。试验结果表明,装有余热制氢装置的氢-汽油双燃料发动机功率和扭矩有所提高,外特性和负荷特性燃油消耗率下降5.3％～7.5％;怠速排放中CO和HC均有所减少。

燃料电池甲醇重整制氢研究进展

阐述了燃料电池中甲醇重整制氢的现实意义,对甲醇重整催化剂和重整器的研制与开发进行了综述。评述了甲醇分解、甲醇水蒸气重整和甲醇氧化重整催化剂的研究情况。根据燃料电池上甲醇重整器的技术要求,介绍了用于甲醇重整制氢的管式、板式和微反应器。开发高效催化剂和研制低温快速启动、自供热的小型甲醇重整器是实现甲醇重整制氢用于燃料电池的研究方向。

甲醇制氢系统中燃烧催化剂的研究

考察了不同负载量的Pt/Al2O3催化剂和不同过渡金属助催的Pt/Al2O3催化剂分别催化燃烧含氢尾气和液体甲醇的性能。结果表明,Co和Fe对含氢尾气的催化燃烧有较好的助催效果,Mn和Fe对液体甲醇的催化燃烧有较好的助催效果。添加Fe的0.5%Pt/Al2O3催化剂既可以在室温下起燃液体甲醇,又对催化燃烧含氢气体具有较高的活性,是应用于燃料电池甲醇制氢系统中燃烧催化剂的理想选择。

电解醇制氢(英文)

发展了利用甲醇直接电解制氢这种经济的制氢方法,实验结果表明电解甲醇制氢能够极大地降低电能消耗.此方法的新颖之处在于方法简单和成本低.将直接甲醇燃料电池膜电极作为电解装置,可以达到任何规模的要求.如果将这种电解装置与太阳能电池联用,可非常经济地制氢及氢气储存,或直接向燃料电池或其它化学工程装置供氢.

燃料电池电动汽车的燃料

燃料电池的高效率、超低排放甚至无污染等优势显而易见 ,是理想的汽车动力源。燃料的选择 ,对降低燃料电池电动汽车的成本、重量 ,改善整车性能及商品化有着重要的影响。文章针对燃料电池电动汽车的燃料 ,对氢、甲醇、汽油等燃料进行比较。以氢为燃料整车的结构简单 ,效率最高 ,但是燃料供给设施匮乏 ;以汽油为燃料 ,可以最大限度的利用现有基础设施 ;以甲醇为燃料克服氢气、汽油燃料的缺点 。

车用燃料电池的燃料选择及燃料转化制氢研究进展

做为新型能源利用方式,燃料电池以其高效、洁净、低噪音、使用方便及供电连续稳定的特点,日益引起人们的关注。燃料电池的燃料范围广泛,氢气、天然气、甲醇、轻油等均可做其原料。本文分别分析了氢气、甲醇、天然气、轻油作为燃料电池燃料的优缺点,介绍了甲醇、天然气、轻油转化制氢的研究现状,分析了未来燃料电池汽车的应用可能给炼油及天然气化工工业带来的影响。