二甲醚水蒸气重整制氢的模型建立和数值模拟

为研究二甲醚的水蒸气重整制氢过程,设计了一种带有隔热套、瓦片式加热通道和催化反应床的重整反应器。建立了反应器的数学模型,并利用COMSOL软件对其仿真。试验研究了反应气体温度、水蒸气与二甲醚的物质的量比和反应器结构参数对二甲醚转化率、氢产率的影响。模拟结果显示了二甲醚水蒸气重整制氢过程中的各组分质量分布及不同温度、不同水醚物质的量比下二甲醚转化率和制氢率情况,给重整器的研究提供了参考。通过试验验证了模型的可行性,获得了微型催化重整床反应器的设计数据。结果显示较高的进口温度可以提升反应速率,从而提高二甲醚转化率;水醚物质的量比的提高促进了正反应,加快了二甲醚的消耗,提高了二甲醚的转化率和氢产率。     

Cu-Ni/γ-Al2O3催化剂上二甲醚水蒸气重整制氢工艺条件的研究

采用沉积沉淀法制备了Cu-Ni/γ-Al2O3催化剂,在连续流动的固定床反应器内,进行了二甲醚水蒸气重整制氢反应的研究,考察了还原温度、反应温度、系统压力、气体空速以及催化剂的粒径大小等工艺条件对Cu-Ni/γ-Al2O3催化剂上二甲醚水蒸气重整制氢反应性能的影响。实验结果表明,较优的工艺条件为:催化剂还原温度为400℃,粒径为0.45～0.90mm,反应温度为350℃,常压,气体进料空速为3240mL.(gcat.h)-1。     

车载燃料重整制氢及其在发动机上的应用

综述了车载燃料重整制氢技术的现状,详细介绍了二甲醚水蒸气催化重整制氢的原理及其应用。跟踪了车载燃料重整制氢——燃料废气重整再循环(Reformed Exhaust Gas Recirculation,简写为REGR)技术在发动机上的应用状况,并分析了二甲醚水蒸气催化重整对二甲醚发动机性能和排放的影响。     

二甲醚水蒸气重整制氢Cu-Zn-Al-Cr/ZSM-5双功能催化剂研究

用共沉淀耦合机械混合法制备Cu-Zn-Al-Cr/ZSM-5双功能催化剂,与Cu-Zn-Al/ZSM-5催化剂进行对比研究,并考察其在二甲醚水蒸气重整制氢反应中的催化性能,研究ZSM-5在二甲醚水解反应以及铜基催化剂Cu-Zn-Al-Cr在甲醇水蒸气重整制氢反应中的活性,同时采用热重、X射线衍射、H2程序升温还原等手段对催化剂的焙烧温度、物相结构、还原性能等进行分析。结果表明,Cu-Zn-Al-Cr/ZSM-5双功能催化剂的性能明显优于Cu-Zn-Al/ZSM-5催化剂,同时Cu-Zn-Al-Cr/ZSM-5双功能催化剂在二甲醚水蒸气重整制氢反应中有较好的低温活性和CO选择性,当反应温度为280℃,水醚比为7∶1时,二甲醚转化完全,氢气收率达到85.7%,反应温度低于240℃时,无CO生成;同时催化剂之间的耦合作用使Cu-Zn-Al-Cr/ZSM-5催化剂在较高温度下具有较好的活性和稳定性。     

乙醇重整制氢催化剂的国内研究进展

制氢技术是发展燃料电池的关键技术之一,而目前研究较多且具有良好应用前景的制氢技术是乙醇水蒸气重整制氢法制氢。综述了国内水蒸气重整法、部分氧化法、氧化重整法等乙醇重整制氢法的研究进展,同时综述了乙醇水蒸气重整制氢催化剂助剂、载体的研究进展。指出了在较低温度下以高转化率、低C0选择性、高氢气选择性制氢是乙醇制氢技术研究的方向。     

HYDROGEN PRODUCTION RESERACH BY STEAM REFORMING OF ETHANOL OVER Ni-Cu/SrCeO3 CATALYST

利用固定床反应器对一系列自制催化剂Ni-Cu/SrCe03在乙醇水蒸气重整制氢反应中的催化性能进行考察,研究活性金属Ni的负载量、反应温度、水醇比对催化剂活性的影响.实验结果表明,Ni负载量为10％(质量分数)的催化剂Ni-Cu/SrCe03在乙醇重整制氢中表现出最佳催化活性,当反应温度为650℃,水醇比为8时,氢选择性达到最大值87.3％.     

生物油水蒸气催化重整制氢研究进展

氢气作为一种环境友好的清洁能源,人们对它的关注度越来越高。生物油水蒸气催化重整制氢是未来制氢的一种可行性方案。本文综述了近年来生物油水蒸气重整制氢的研究进展。主要从重整制氢反应机理、热力学分析、催化重整催化剂、代表性的重整反应器方面进行讨论,指出催化重整中的主要问题是碳沉积导致催化剂失活。研制高活性、高稳定性、高选择性的催化剂是生物油催化重整制氢的关键。     

甲烷水蒸气重整制氢技术研究进展

甲烷水蒸气重整(SRM)是简单经济的制氢方法。对甲烷水蒸气重整工艺的反应过程机理进行归纳,分析了制约甲烷水蒸气重整发展的各个因素,重点从催化剂的研究制备及分离强化技术等方面进行归纳总结,简述重整反应器的结构及特性。研究表明,制备活性高、抗积碳能力强、稳定性好的催化剂和氢气的分离提纯是未来重要的研究方向。     

微反应器内催化剂分布对甲醇蒸气重整的影响

甲醇重整制氢具有多方面的优势,是制取氢气的重要途径.传统固定床反应器受到传热传质的限制,导致床层中颗粒催化剂的效率降低.本文设计了一种微型板式反应器,开展了固定床催化剂在床层中不同分布形式对甲醇蒸气重整制氢反应性能影响的研究.结果表明,催化剂床层中沿反应物流动方向上的温度分布出现了冷点温差.通过催化剂合理分布可以降低冷点温差并可提高甲醇蒸气重整反应的氢气产量.在最佳催化剂分布条件下获得了微反应器轴向最小冷点温差的温度分布,其甲醇转化率和氢气产率也较高.     

甘油水蒸气重整制氢及其CO_2原位吸附强化的研究

文章采用共沉淀方法合成了不同配比的Ni O/Al2O3催化剂,采用固定床反应器研究了不同配比的催化剂对甘油水蒸气重整制氢的影响。通过气体产品含量、甘油及水蒸气转化率等指标的分析得出:甘油和水蒸气转化率及氢气产率在450~650℃时随温度升高而增加,其中Ni O/Al2O3(Ni O=27.43%,Al2O3=72.57%)催化剂由于Ni含量较高,表现出高制氢催化活性,其氢气产率在650℃时达到最高的12.7%,甘油转化率也达到最高值96.9%。进行CO2原位吸附的甘油重整吸附强化制氢时,得到了更高纯度的氢。进行多次循环再生实验时,随着循环次数的增多,由于吸附剂再生不完全,氢气纯度会随着循环次数增多有所下降。     

天然气自热重整模块化流化床膜反应器的测试

针对燃料电池等行业对分布式高纯度氢气的需求,研发了一种新型模块化流化床膜反应器用于中小规模天然气水蒸汽自热重整制氢.在一个天然气制氢测试平台上对该反应器进行了中试研究,测试了空气引入方式对床层温度均匀性的影响,钯膜组件及催化剂的工作性能,并将反应器尾气成分与平衡态最小自由能模型预测的结果进行了比较.测试结果表明该新型模块化流化床膜反应器适于天然气自热重整制氢.     

Mo2C/Al2O3的制备及其催化二甲醚水蒸气重整性能研究

通过浸渍沉淀法结合程序升温碳化法制备了Mo₂C/Al₂O₃复合催化剂,并应用于二甲醚水蒸气重整催化体系的研究。考察了二甲醚水解催化载体、水解功能组分Al₂O₃与重整功能组分Mo₂C的比例、反应物浓度对复合催化剂活性的影响。结果表明,β-Mo₂C与γ-Al₂O₃载体以Mo/Al = 1/1耦合后能够高效催化二甲醚重整制氢,其最佳进料水醚比为5,最适反应温度为400℃。     

甲醇-水蒸汽重整制氢反应器新进展

甲醇-水蒸汽重整制氢反应器与所采用的催化剂体系和研究重点密切相关,反应器的最新发展多停留在实验室阶段.介绍了颗粒催化剂表征和涂层催化剂表征用甲醇-水蒸汽重整制氢反应器在实验室阶段的最新发展现状.微通道涂层催化剂反应器传热传质效率高,是甲醇-水蒸汽重整制氢反应器的发展方向.     

焦炉煤气制氢与车载二甲醚重整制氢的能耗与CO_2排放对比

本文分别建立了焦炉煤气制氢与车载二甲醚重整制氢生产及运输过程的模型,分析了两个过程中的总能耗与CO2总排放情况。结果表明在中短途运输中,车载二甲醚重整制氢的总能耗与CO2总排放都远远小于焦炉煤气制氢;焦炉煤气制氢的三种运输方式的总能耗和CO2总排放在不同运输情况中各不相同,因此三种方式各有优势。利用这些对比结果,既能根据各种情况提供较为合适的制氢技术,又能降低其生命周期能耗、减少环境污染,具有重要意义。     

Pt基催化剂二甲醚催化燃烧性能

利用二甲醚催化燃烧作为二甲醚重整制氢的热源可有效简化系统和提高效率,通过对比不同载体、不同Pt负载量以及不同助剂对Pt催化剂的性能影响,筛选出了最适合二甲醚低温起燃催化燃烧的催化剂.研究发现,HZSM-5型分子筛作为二甲醚催化燃烧载体具有较好的起燃特性,同时加入助剂Ce可以显著提高催化剂活性,起燃温度相对Pt/HZSM-5降低了58℃.Pt-Ce/HZSM-5催化剂的二甲醚起燃特性实验表明,在过量空气系数为1.1时具有最佳的起燃特性.对Pt-Ce/HZSM-5催化剂进行了稳定性实验,100h内催化剂性能稳定.     

Ni/KZSM-5催化剂的生物乙醇水蒸气重整制氢催化性能

采用浸渍法制备了Ni/γ-Al_2O_3,Ni/HZSM-5和Ni/KZSM-5 3种负载型催化剂,利用XRD,XPS,BET,NH3-TPD,CO2-TPD和H2-TPR等手段对催化剂的晶相、比表面积、酸/碱性等物化特性进行了表征,并通过固定床反应器对比考察了不同载体的Ni基负载型催化剂对乙醇水蒸气重整制氢的催化性能。实验结果表明:由于HZSM-5的酸性较强,Ni/HZSM-5催化剂不能有效催化乙醇水蒸气重整制氢,主要产物为乙烯;由于KZSM-5具有一定的碱性并有较高的比表面积,Ni/KZSM-5催化剂对乙醇水蒸气重整制氢表现出了较高的催化活性,当反应温度为450℃时,乙醇转化率为100%,氢气选择性达到65.0%,且反应积碳率仅为3.0%;由于载体的碱性较弱,导致产物中含有部分乙烯,降低了氢气选择性,从而Ni/γ-Al_2O_3催化剂的活性低于Ni/KZSM-5催化剂。     

煤油水重整制氢反应器的研究

设计了带预热段的管式反应器(Ⅰ型)、带喷嘴及预热段的管式反应器(Ⅱ型)和3种不同进料方式的反应流程。在催化剂NiLaLiPt/Al2O3上,研究了煤油水重整制氢的影响因素,考察了两种反应器的制氢效果。结果表明,两种反应器都可用于煤油水重整制氢反应,制氢效果与煤油液空速有关。液空速小于0.12 h-1时,Ⅰ型反应器的制氢效果要优于Ⅱ型反应器;液空速大于0.12 h-1时,Ⅱ型反应器制氢效果较好。预热段可以提高煤油雾化程度和制氢效果。     

泡沫金属微反应器内二甲醚水蒸汽重整制氢的研究

在自制的泡沫金属微结构反应器中,以多孔泡沫镍为载体,负载Cu6Zn3Al0.5Ce0.5/HZSM-5双功能催化剂,用于二甲醚水蒸汽重整制氢的研究。考察负载方法、水醚比、空速、反应温度以及催化剂焙烧温度等条件对二甲醚水蒸汽重整反应的影响。通过X射线衍射(XRD)、程序升温还原(H2-TPR)等手段对催化剂负载方法与催化性能的关系进行探索。结果表明:直接将催化剂Cu6Zn3Al0.5Ce0.5/HZSM-5涂覆在泡沫镍上的催化效果最好,催化剂的最适宜煅烧温度为450℃。在275℃,空速5180 m L/(g·h),水醚比为5的反应条件下,二甲醚转化率和氢收率分别可达99%和95%,反应进行40 h催化剂活性没有明显降低,二甲醚的转化率保持在97%以上。     

柴油氧重整及部分氧化重整制氢

以复合氧化物为载体,稀土元素等为催化剂助剂,采用浸渍法制备了铂镧系列催化剂并探索了还原方法;通过柴油氧重整制氢及柴油部分氧化重整制氢试验,研究了催化剂的抗氧化性、活性及稳定性;研究了温度、水碳比、柴油液空速和氧碳比四因素对柴油部分氧化重整制氢的影响;研究了制氢过程的析碳及除碳方法.     

基于太阳能的甲烷重整制氢技术研究进展

该文对近年来有关太阳能甲烷重整制氢技术的研究进行回顾。首先从甲烷重整反应制氢的工艺流程及其热力学与动力学特性角度,介绍甲烷重整反应的基本特点。其次,从高效、低成本催化剂体系开发以及新型反应器性能研究等两个方面重点回顾近年来关于太阳能甲烷重整技术的研究进展。最后,从高效催化剂开发研究、新型反应器设计以及制氢成本控制等方面,给出基于太阳能的甲烷重整制氢技术的未来发展方向。