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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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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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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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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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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
5
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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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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CH4-CO_(2)低温等离子体重整制合成气的研究
7
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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水蒸气添加下介质阻挡放电CO_(2)重整CH_(4)反应研究
8
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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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
9
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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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:3
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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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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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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
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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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双碳战略中煤气共采技术发展路径的思考 被引量:5
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作者 李树刚 张静非 +5 位作者 林海飞 丁洋 白杨 周雨璇 朱冰 戴政 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期138-153,共16页
自提出“双碳”目标以来,我国生态文明建设已进入以降碳为重点战略方向的关键时期。煤炭作为兜底能源的地位短期内不会改变,能耗“双控”向碳排放总量和强度“双控”转变的核心即为CH_(4)-CO_(2)协同减排。在精准分析碳达峰、碳中和阶... 自提出“双碳”目标以来,我国生态文明建设已进入以降碳为重点战略方向的关键时期。煤炭作为兜底能源的地位短期内不会改变,能耗“双控”向碳排放总量和强度“双控”转变的核心即为CH_(4)-CO_(2)协同减排。在精准分析碳达峰、碳中和阶段煤矿CH_(4)-CO_(2)双重碳减排面临挑战的基础上,明确了双碳战略中煤气共采技术发展需结合现状需求-技术攻关-政策驱动的核心原则,制定了双碳战略中煤气共采技术的发展路径,论述了其中的关键技术问题。碳达峰阶段,CH_(4)减排以排放源管控为基础视角,核心为瓦斯抽采-利用全周期碳减排关键技术,包含瓦斯富集区靶向精准抽采技术、低渗煤层增透及注气驱替增流抽采技术、关闭矿井瓦斯逃逸通道封堵减碳技术、瓦斯富集-提浓-利用一体化技术,目的是大幅提升高浓度瓦斯抽采-利用效率,减少低浓度及通风瓦斯碳排放;CO_(2)减排以“CCUS+生态碳汇”全域负碳排放技术为核心,包含煤层CO_(2)封存、工业固废采空区充填协同CO_(2)地质封存、煤矿碳封存区域土壤-地表-大气异常监测及生态碳汇技术,进一步吸纳烟道气或纯CO_(2)排放。碳中和阶段核心任务是实现CH_(4)-CO_(2)(近)零碳排放,CO_(2)减排应当由技术攻关示范工程转变为规模化应用阶段,并建立全生命周期煤矿CH_(4)-CO_(2)排放智能监测及动态管控技术体系,实现监测管控技术手段与碳排放环节深度匹配、碳排放监测管控云平台与煤矿全局监控系统深度对接。最后对未来煤气共采体系绿色低碳发展提出了自身见解与思考:(1)继续深化“高效精准抽采+全浓度梯级利用”煤矿CH_(4)零排放技术模式;(2)持续攻关“CO_(2)工程封存+生态碳汇”CO_(2)零排放技术体系;(3)积极探索煤矿“零碳智慧园区”综合解决方案,形成激励和倒逼并重的煤矿碳减排政策支持体系。 展开更多
关键词 双碳目标 ch_(4)-co_(2)协同减排 煤气共采 发展路径 绿色低碳
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Effect of carbon deposition over carbonaceous catalysts on CH_(4)decomposition and CH_(4)-CO_(2)reforming
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作者 Yongfa ZHANG Meng ZHANG +1 位作者 Guojie ZHANG Huirong ZHANG 《Frontiers of Chemical Science and Engineering》 SCIE EI CSCD 2010年第4期481-485,共5页
An investigation was made using a continuous fixed bed reactor to understand the influence of carbon deposition obtained under different conditions on CH_(4)-CO_(2)reforming.Thermogravimetry(TG)and X-ray diffraction(X... An investigation was made using a continuous fixed bed reactor to understand the influence of carbon deposition obtained under different conditions on CH_(4)-CO_(2)reforming.Thermogravimetry(TG)and X-ray diffraction(XRD)were employed to study the characteristics of carbon deposition.It was found that the carbonaceous catalyst is an efficient catalyst in methane decomposition and CH_(4)-CO_(2)reforming.The trend of methane decomposition at lower temperatures is similar to that at higher temperatures.The methane conversion is high during the initial of stage of the reaction,and then decays to a relatively fixed value after about 30 min.With temperature increase,the methane decomposition rate increases quickly.The reaction temperature has significant influence on methane decomposition,whereas the carbon deposition does not affect methane decomposition significantly.Different types of carbon deposition were formed at different methane decomposition reaction temperatures.The carbon deposition Type I generated at 900℃ has a minor effect on CH_(4)-CO_(2)reforming and it easily reacts with carbon dioxide,but the carbon deposition Type II generated at 1000℃and 1100℃clearly inhibits CH_(4)-CO_(2)reforming and it is difficult to react with carbon dioxide.The results of XRD showed that some graphite structures were found in carbon deposition Type II. 展开更多
关键词 carbon deposition carbonaceous catalyst ch_(4)-co_(2)reforming
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The catalytic effect of both oxygen-bearing functional group and ash in carbonaceous catalyst on CH_(4)-CO_(2) reforming
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作者 Weidong ZHANG Yongfa ZHANG 《Frontiers of Chemical Science and Engineering》 SCIE EI CSCD 2010年第2期147-152,共6页
A kind of new catalyst-carbonaceous catalyst-for CH_(4)-CO_(2) reformation has been developed in our laboratory.The effect of both oxygen-bearing functional group such as phenolic hydroxyl,carbonyl,carboxyl,and lacton... A kind of new catalyst-carbonaceous catalyst-for CH_(4)-CO_(2) reformation has been developed in our laboratory.The effect of both oxygen-bearing functional group such as phenolic hydroxyl,carbonyl,carboxyl,and lactonic,and ash such as Fe_(2)O_(3),Na_(2)CO_(3),and K_(2)CO_(3) in the carbonaceous catalyst on the CH_(4)-CO_(2) reforming has been investigated with a fixed-bed reactor.It has been found that the carbonaceous catalyst is an efficient catalyst on CO_(2)-CH_(4) reforming.With the decrease of oxygen-bearing functional group,the catalytic activity of carbonaceous catalyst decreases quickly.The oxygen-bearing functional groups play a significant role in the carbonaceous-catalyzed CO_(2)-CH_(4) reforming;the ash components in carbonaceous catalyst also have an important influence on the CO_(2)-CH_(4) reforming.Fe_(2)O_(3),Na_(2)CO_(3),and K_(2)CO_(3) in the ash can catalyze the CO_(2)-CH_(4) reforming reaction;CaO has little effect on CO_(2)-CH_(4) reforming reaction.CaO can catalyze the gasification between carbonaceous catalyst and CO_(2);Al_(2)O_(3) and MgO inhibit the CO_(2)-CH_(4) reforming. 展开更多
关键词 carbonaceous catalyst ch_(4)-co_(2)eforming oxygen-bearing functional group ASH
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等离子催化重整CH_(4)/CO_(2)中的协同效应及积碳动力学
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作者 孙进桃 赵旭腾 +1 位作者 陈琪 林赫 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1428-1437,共10页
本文采用实验测量和数值模拟结合的方法,对NSD等离子体-催化剂协同重整CH_(4)/CO_(2)过程中的协同效应以及积碳动力学进行研究。构建了包含中性分子、自由基、振动激发态、电子激发态、带电粒子、表面吸附态等物质在内的详细动力学机理... 本文采用实验测量和数值模拟结合的方法,对NSD等离子体-催化剂协同重整CH_(4)/CO_(2)过程中的协同效应以及积碳动力学进行研究。构建了包含中性分子、自由基、振动激发态、电子激发态、带电粒子、表面吸附态等物质在内的详细动力学机理。采用ZDPlasKin-CHEMKIN耦合的方法迭代求解等离子体放电过程、气相反应动力学及表面反应动力学在内的详细动力学机理。在300~700 K的温度范围内,该动力学模型能较好地预测反应物的消耗和产物的生成,路径通量分析表明CH_(3)在催化剂表面上的直接吸附反应以及CH_(4)振动激发态分子的吸附态CH_(4)(vs)在催化剂表面上的解离吸附均可促进吸附态CH_(3)(s)的生成。积碳动力学研究表明催化剂上的积碳主要来源于吸附态CH(s)的脱氢反应CH(s)+Ni(s)→C(s)+H(s)。 展开更多
关键词 ch_(4)/CO_(2)重整 激发态 协同效应 路径通量分析 积碳动力学
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Dry reforming of methane on doped Ni nanoparticles:Featureassisted optimizations and ranking of doping metals for direct activations of CH_(4) and CO_(2) 被引量:2
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作者 Shiru Lin Jean-Baptiste Tristan +1 位作者 Yang Wang Junwei Lucas Bao 《Nano Research》 SCIE EI CSCD 2022年第10期9670-9682,共13页
As a vital energy resource and raw material for many industrial products,syngas(CO and H_(2))is of great significance.Dry reforming of methane(DRM)is an important approach to producing syngas(with a hydrogen-to-carbon... As a vital energy resource and raw material for many industrial products,syngas(CO and H_(2))is of great significance.Dry reforming of methane(DRM)is an important approach to producing syngas(with a hydrogen-to-carbon-monoxide ratio of 1:1 in principle)from methane and carbon dioxide,with a lower operational cost as compared to other reforming techniques.However,many pure metallic catalysts used in DRM face deactivation issues due to coke formation or sintering of the metal particles.A systematic search for highly efficient metallic catalysts,which reduce the reaction barriers for the rate-determining steps and resist carbon deposition,is urgently needed.Nickel is a typical low-cost transition metal for activating the C–H bond in methane.In this work,we applied a two-step workflow to search for nickel-based bimetallic catalysts with doping metals M(M-Ni)by combining density functional theory(DFT)calculations and machine learning(ML).We focus on the two critical steps in DRM—CH_(4) and CO_(2) direct activations.We used DFT and slab models for the Ni(111)facet to explore the relevant reaction pathways and constructed a data set containing structural and energetic information for representative M-Ni systems.We used this dataset to train ML models with chemical-knowledge-based features and predicted CH_(4) and CO_(2) dissociation energies and barriers,which revealed the composition–activity relationships of the bimetallic catalysts.We also used these models to rank the predicted catalytic performance of candidate systems to demonstrate the applicability of ML for catalyst screening.We emphasized that ML ranking models would be more valuable than regression models in high-throughput screenings.Finally,we used our trained model to screen 12 unexplored M-Ni systems and showed that the DFT-computed energies and barriers are very close to the ML-predicted values for top candidates,validating the robustness of the trained model. 展开更多
关键词 Ni-based bimetallic catalysts dry reforming of methane syngas production ch_(4)and CO_(2)direct activations ranking model
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Ni-Co bimetallic catalyst for CH_(4) reforming with CO_(2)
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作者 Xiaohong LI Jun AI +1 位作者 Wenying LI Dongxiong LI 《Frontiers of Chemical Science and Engineering》 SCIE EI CSCD 2010年第4期476-480,共5页
A co-precipitation method was employed to prepare Ni/Al_(2)O_(3)-ZrO_(2),Co/Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)and Ni-Co/Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)catalysts.Their properties were characterized by N_(2) adsorption(BET),thermogravimetric anal... A co-precipitation method was employed to prepare Ni/Al_(2)O_(3)-ZrO_(2),Co/Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)and Ni-Co/Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)catalysts.Their properties were characterized by N_(2) adsorption(BET),thermogravimetric analysis(TGA),temperature-programmed reduction(TPR),temperature-programmed desorption(CO_(2)-TPD),and temperature-programmed surface reaction(CH_(4)-TPSR and CO_(2)-TPSR).Ni-Co/Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)bimetallic catalyst has good performance in the reduction of active components Ni,Co and CO_(2)adsorption.Compared with mono-metallic catalyst,bimetallic catalyst could provide more active sites and CO_(2)adsorption sites(C+CO_(2)=2CO)for the methane-reforming reaction,and a more appropriate force formed between active components and composite support(SMSI)for the catalytic reaction.According to the CH_(4)-CO_(2)-TPSR,there were 80.9%and 81.5%higher CH_(4) and CO_(2)conversion over Ni-Co/Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)catalyst,and its better resistance to carbon deposition,less than 0.5%of coke after 4 h reaction,was found by TGA.The high activity and excellent anti-coking of the Ni-Co/Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)catalyst were closely related to the synergy between Ni and Co active metal,the strong metal-support interaction and the use of composite support. 展开更多
关键词 Ni-co bimetallic catalyst composite support ch_(4)reforming with CO_(2)
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脉冲火花放电等离子体能源转化的现状和挑战
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作者 张帅 章程 邵涛 《石油学报(石油加工)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期963-976,共14页
“3060双碳”目标约束下,预计2050年中国以风能、水电、太阳能为主要能源的可再生电力占比将超过60%,直接利用可再生电力制备化学品将成为重要发展趋势。基于可再生电力驱动等离子体技术的能源转化是最具可能性的潜在途径之一,多种气体... “3060双碳”目标约束下,预计2050年中国以风能、水电、太阳能为主要能源的可再生电力占比将超过60%,直接利用可再生电力制备化学品将成为重要发展趋势。基于可再生电力驱动等离子体技术的能源转化是最具可能性的潜在途径之一,多种气体放电形式的低温等离子体能源转化技术颇受关注。概述了脉冲火花放电等离子体在固氮、CO_(2)转化、CH_(4)裂解、高碳烃裂解等多种能源转化反应中的应用进展和技术难题,探讨了快脉冲放电中引导气体击穿机制、气体快速加热机制、通道膨胀效应、链式自由基化学反应等物理化学过程,并提出了利用等离子体诊断手段(条纹相机、场致激光二次谐波,激光诱导荧光、相干反斯托克斯拉曼散射等)和耦合模拟仿真方法(PIC-MCC、流体、反应动力学模型)揭示高能电子、发光图像、空间电场、关键自由基和振动态的演化过程。 展开更多
关键词 低温等离子体 脉冲放电 氧化固氮 CO_(2)/ch_(4)干重整 ch_(4)裂解
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