吸热型碳氢燃料高温结焦抑制方法研究进展

利用吸热型碳氢燃料作为冷却剂为高超音速飞行器提供主动热防护具有重大发展前景,但碳氢燃料在高温下结焦会造成传热恶化和系统热防护能力下降。因此,综述分析了碳氢燃料结焦的机理,并着重总结了碳氢燃料高温结焦的不同抑制方法。研究表明：惰性涂层能够覆盖反应管壁活性金属位点,抑制丝状焦;催化涂层不仅能够抑制丝状焦,也能够减少无定形焦;结焦抑制剂能够钝化活性金属位点,抑制结焦;供氢体能够抑制氢转移反应产生的结焦前身物;此外优化反应管的形状、粗糙度等参数也能够减少结焦。最后,针对结焦抑制的方法进行展望,建立更加高效的结焦抑制方法对主动热防护技术发展至关重要。     

连续流生物发酵制氢操作参数的优化研究

采用20 L连续流搅拌罐式反应器(CSTR),通过设计正交试验对厌氧发酵制氢的温度(T)、水力停留时间(HRT)、pH、C/N比等操作参数进行优化.结果表明,适当条件下产氢速率、氢气含量、葡萄糖利用率、转化率最大分别达6.00 L/h、55.0%、99.0%、157.86 mL/g.最佳pH、T、HRT、C/N比分别是5.0、33.5～36.5℃、8.34 h、112/1.55.取最佳参数进行验证实验,进一步得出最佳温度为35.5℃,产氢速率、氢气含量、葡萄糖利用率、潜在最大葡萄糖转化率分别为5.66 L/h、54.0%、0.97、191.18 mL/g.验证实验所得结果优于正交试验中的任一单个试验结果,这表明正交试验是成功的.     

电化学水垢去除技术处理能力核算及技术改进

电化学水垢去除技术是一种主动式水垢控制技术,可将水垢以固体形式从循环冷却水中析出。通过理论计算得出该技术处理能力计算表达式,并结合工程实践状况分析了影响处理能力的因素,重点分析了影响设备传质条件的因素。在此基础上,提出了电化学水垢去除技术的2个改进方向:即将电化学水垢去除技术与其他除垢技术联用,以及发展与现有水垢阴极沉积思路相反的电化学阳极除碱技术。     

Surface Analysis of Ti/Sb-SnO2/PbO2 Electrode after Long Time Electrolysis

主要考察Ti/Sb-SnO2/PbO2电极在Na2SO4溶液中恒电流密度长时间电解后,其电极表面状态的变化情况。通过扫描电镜与元素分析来考察电极表面形貌变化及表面元素分布情况,通过X射线衍射来考察电极表面氧化物的晶型变化情况,通过电感耦合等离子体仪来检测电解液中金属元素的浓度变化。结果表明,在长时间电解后,PbO2电极表面存在氧化物层溶蚀与脱落区域。在电解完成后的电解液中检测到Pb元素,表明电极表面存在Pb元素的溶解。X射线衍射表明电极表面仍然为PbO2层,只是相应的衍射峰强度有所降低。由上述结果推测PbO2电极失效的可能原因是：表层氧化物溶解、脱落以及基体的钝化。     

太阳能光催化分解水制氢体系能量转换效率及量子产率的实验测定与计算

对太阳能光催化分解水制氢体系的阈值能、太阳能转换效率以及太阳能转化成可储存的化学能效率进行了阐述;建立了一种利用已知量子产率的化学光量计测定光子数绝对值的实验方法,并使用该方法对太阳能光催化分解水制氢体系的能量转换效率及产氢的量子产率进行了计算。     

纳米片型MFI分子筛催化裂解正己烷性能研究

针对传统的ZSM-5仅具有微孔结构、扩散路径长、易失活等缺陷,合成了纳米片型MFI分子筛（MFI-Al）,并进行了X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、NH₃程序升温脱附（NH₃-TPD）、吡啶吸附红外和N₂吸附-脱附表征。与传统的ZSM-5相比,MFI-Al具有更高的比表面积（479 m²/g）、更多的介孔结构、超薄的片层结构以及更大的孔容（1.05 cm³/g）。利用固定床反应器,将其应用于催化裂解正己烷来评价其催化活性,并与ZSM-5进行对比。结果表明：MFI-Al具有更好的催化活性。MFI-Al催化正己烷的转化率在720 min后依然保持在80%左右,远高于ZSM-5催化的转化率（40%）。MFI-Al的丙烯选择性也高于ZSM-5。MFI-Al的积碳量仅为50.1 mg/(g cat),低于ZSM-5的积碳量（117.3 mg/(g cat)）。因此,MFI-Al因其特殊的形貌结构以及适量的酸性,增加了分子扩散效率和酸性位点的可接触性,使其具有更高的催化性能。     

钛酸酯偶联剂强化航空煤油HD-01裂解吸热性能及机理

为了促进碳氢燃料的裂解,提高其对高超音速飞行器的主动热防护能力,以钛酸酯偶联剂为裂解引发添加剂,研究其对航空煤油HD-01裂解反应的促进效果与机理。结果表明:与无添加剂时相比,添加钛酸酯偶联剂能够显著提高航空煤油HD-01的裂解性能;随着钛酸酯偶联剂质量分数的增加,HD-01裂解的产气率和热沉逐渐增加,在钛酸酯偶联剂质量分数为0.05%时,即可达到较优的效果。在500、530和550 ℃时,添加钛酸酯偶联剂的航空煤油HD-01裂解的产气率分别比无添加剂时增加了71.1%、250%和260%,热沉分别增加了8.13%、15.94%和28.53%。这主要归因于钛酸酯偶联剂中的C—O键比燃料中的C—C键更易断裂,从而在较低温度下就能裂解产生辛基自由基,进而引发HD-01的裂解。     

MOFs及其衍生物在非均相Fenton催化中应用的研究进展

非均相Fenton氧化技术作为高级氧化工艺（AOP）的一种,能够有效解决传统Fenton技术适用pH范围窄、易产生铁污泥、催化剂难回收等问题,但其反应活性受催化剂材料限制。本文介绍了近几年金属有机骨架（MOFs）及其衍生物在非均相Fenton技术中的应用成果,分析了MOFs及其衍生物比表面积大、活性位点丰富、易于结构调控等优点在改善非均相Fenton技术活性位点不足、Fe²⁺/Fe³⁺循环效率低、传质效率差等问题时所发挥的作用,综述了对MOFs进行改性设计以获得高活性催化剂的研究进展,总结了当前应用MOFs作为催化剂材料仍存在的缺陷。未来MOFs催化剂的研究应集中在高活性改性设计及商业化应用这两方面。     

电化学水垢去除技术中试实验研究

以折流电化学反应器为核心,构建除垢中试系统,研究不同参数对水垢去除过程的影响。结果表明,中试条件下垢样为层叠状的方解石型碳酸钙。阳极酸性区对碱度有去除作用,使得碱度去除率高于硬度去除率,降低水体结垢倾向。阴极电流密度过大造成水垢沉积效率降低;优化阴极电流密度为1.5 mA/cm~2。阴极面积对水垢沉积过程影响较大,大阴极面积有利于提高沉积速率、降低能耗。数学建模表明箱体扁平化有利于提高装置除垢能力。