核桃壳与花生壳催化热解制氢的动力学研究

利用自制的热解反应炉,选取核桃壳与花生壳作为试验原料,以MnO2、Al2O3、CaO 3种金属氧化物为催化剂,进行了一系列催化热解制备氢气的研究.实验中着重对比研究了催化剂存在的情况下,两种原料热解时活化能的变化规律.分析了不同催化剂使用量对实验结果的影响,计算了物料催化热解制的反应动力学参数.结果表明,选择适宜的催化剂,可以提高果壳类废弃物热解过程的气相产率,同时能够降低反应活化能,使热解过程更加易于进行.     

典型农业生物质催化气化反应动力学特性研究

以CaO、MgO和Fe2O3为催化剂,用程序升温热重法对典型农业生物质催化气化特性及反应动力学进行了研究.利用均相反应模型和缩核反应模型对转化率与温度的关系进行了拟和计算,得到了谷壳样在4种不同二氧化碳气化条件下热解阶段及焦炭气化阶段的活化能和指数前因子.结果表明,在820～1000℃区间内,添加CaO的谷壳样表观活化能比谷壳的大;而添加MgO和Fe2O3的谷壳样表观活化能与谷壳的相比,分别下降了32.6%和17.9%以上,可以看出3种催化剂催化活性大小顺序为MgOFe2O3CaO,活化能区间范围为15.25～123.74kJ/mol.研究表明在低温区间(热解阶段),反应机理更趋向于均相反应模型,而在高温区间(气化阶段),反应机理更趋向于缩核反应模型.最后给出了谷壳在热解阶段及焦炭气化阶段的反应动力学方程.     

毛豆秆热解实验研究

以毛豆秆为实验原料,研究不同热解温度、物料粒径和金属氧化物催化剂对毛豆秆热解产生的可燃气(CO、H2)生成特性和最终失重率的影响。实验发现,提高热解温度,可燃气的产量和最终失重率增大;高温热解时,毛豆秆粒径对热解的影响很小,最终失重率维持在约93%;金属氧化物Al2O3、Fe2O3、Ni2O3和CaO催化热解毛豆秆,可提高可燃气的产量,但会减小最终失重率,减小率最大可达9.84%。     

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。     

麦秸催化热解的TG-FTIR分析

在升温速率为20℃/min,催化剂为纯CaO和煅烧后的白云石（CaO/MgO）,氮气气氛下进行麦秸的热解和催化热解试验。由TG曲线可见麦秸催化热解可以提高其最大失重率,由DTG曲线可见催化热解有两个挥发分析出峰,通过比较说明添加催化剂有利于热解反应的进行,并且CaO/MgO催化效果更明显;对挥发分最大吸光率和第二大吸光率的红外谱图进行分析,再次证明了催化剂的效果;对挥发分大量析出阶段的主要气体CO2、CO、CH4、SO2的表观生成过程进行了研究分析;通过热解反应动力学的计算,采用Ozawa-Doyle法进行数据处理,表明添加催化剂后麦秸的热解活化能降低,有利于热解反应的进行。     

生物质热解气化制取氢气

该文对生物质的热化学方法(主要是气化和热解)制取氢气进行了归纳总结，在此基础上研究了用热解方法从生物质原料中制取氢气的技术路线并介绍了催化制氢的实验室研究结果。研究的结果表明：催化剂的添加对热解过程的最终产品气及富氢气体的产率有影响；催化剂的负荷量对富氢气体的产率有显著影响，其值存在一个优化范围；同样的催化剂对稻杆和锯末热解获得的富氢气体的产率影响不同。     

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。     

影响烧结过程最初液相形成的因素分析

试验考察添加SiO2、Al2O3和MgO对铁酸盐黏结相(20%CaO-80%Fe2O3)最初液相熔化行为的影响,同时考察对于最初液相形成矿石中脉石含量与CaO的关系。试验结果表明:矿石中的SiO2和Al2O3脉石成分对烧结过程中最初熔体的形成都有抑制作用,但从熔化温度区间考察,2%~6%SiO2的添加可以显著减小熔体的熔化时间,而不同含量Al2O3和MgO的添加都会增加熔体的熔化时间;同时随着矿石中脉石含量的增加,形成最低液相的CaO含量也在增加。     

Cu-Mn/γ-Al2O3催化剂上二甲醚水蒸气重整制氢

采用草酸盐胶态共沉淀-机械混合法制备了一系列Cu-Mn/γ-Al2O3催化剂,考察了CuMn摩尔比及助剂La、Al、Fe、Zn等对Cu-Mn/γ-Al2O3催化剂上二甲醚水蒸气重整制氢的催化性能的影响,并结合热重-差热扫描量热分析(TG-DSC)、N2吸附-脱附(BET)、X射线衍射(XRD)、H2程序升温还原(H2-TPR)等表征手段研究了助剂La的添加对Cu-Mn/γ-Al2O3催化剂微观结构的影响.研究表明:当Cu-Mn/γ-Al2O3催化剂中Cu/Mn摩尔比为1/2时,催化剂具有较高的初始活性;添加La、Al、Fe、Zn等助剂均不同程度地提高了Cu-Mn/γ-Al2O3催化剂的稳定性,其提高顺序为:La>Al>Fe>Zn;适量La的添加可以起到隔离和分散铜的作用,能阻碍活性组分的聚集长大,有助于活性组分细化,并增加表面高分散CuO的量,同时增强Cu-Mn以及金属铜和载体之间的相互作用,防止铜的团聚,从而提高催化剂的活性及稳定性.     

铝锂/镁合金与H_2O反应的热力学分析

根据吉布斯能最小原理,利用FactSage计算研究了Al-Li-H2O体系和Al-Mg-H2O反应体系的热力参数,研究了温度、合金组成和H2O量的影响。结果表明:Al-Li-H2O体系氧化反应可以自发进行,随着温度的升高反应放出的热量减少;合金组成中Al含量越高,生成的H2越少;随着Li含量增大,固态产物由Al2O3向LiAlO2、Li2O转变。Al-Mg-H2O体系氧化反应可以自发进行,随着温度的升高反应放出的热量减少;合金组成中Al含量越高生成的H2越多;随着Mg含量增大,最终固态产物由Al2O3向MgAl2O4、MgO转变。Al中添加Li或Mg因产物发生转变而对制氢反应有促进作用;H2O量增加有助于反应最终温度的降低,温差为1800~2000 K,对金属制氢的实施应用有指导意义。