贝壳对生物质气化的催化作用研究

贝壳的主要成分为CaCO3,以贝壳为催化剂考察其对木屑生物质气化的催化效果。通过在不同剂料比及温度条件下生物质的的产气特性实验发现:水蒸气气氛中贝壳对木屑生物质最佳催化温度在750~950℃之间;贝壳主要加快催化含碳大分子裂解,气化效率与产气中H2+CO总含量以及H2/CO比有关;水蒸气气氛下,当温度为950℃、剂料比为20%时,碳转化率为94%,物料能量转化率为81%,比同温度下纯生物质的碳转化率和能量转化率分别提高了10.3%和6%。     

多孔床料对生物质气化产氢特性影响研究

在小型常压流化床内以多孔介质和工业用沙为床料,对生物质进行了空气、空气一水蒸气气化制取富氢燃气的试验,研究不同气化介质、温度及气化剂流量下多孔床料对生物质气化产氢特性的影响.结果表明:H2含量随气化温度升高而增大;气化剂流量对生物质气化制氢有较大影响.与普通床料相比,多孔床料对H2的生成有较强的促进作用,相同条件下采用多孔床料时,氢气体积百分含量最多可增加31.76%.     

Ni/CeO2和Ni-Cu/CeO2催化剂上的乙醇水蒸汽重整制氢反应

采用共沉淀-焙烧法和共沉淀-熔盐法分别得到了Ni/CeO2和Ni-Cu/CeO2等3种催化剂,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、布鲁瑙尔-埃利特-特勒法(BET)比表面测定等分析手段对催化剂的结构性能进行表征,并在常压固定床流动体系中进行乙醇水蒸汽重整反应,讨论和评价催化剂的性能.结果表明:3种催化剂在较低的温度范围内对氢气均有较高的选择性;尤其是熔盐法制备的Ni/CeO2催化剂,其物相均匀,粒度约10 nm左右,300℃时即具有了催化活性,450℃时氢气选择性高达70.9%;催化剂在60 h内的稳定性好,具备了实际应用的潜力.     

水蒸气与添加剂对生物质再燃/高级再燃脱硝特性的影响

以稻壳和氨气还原剂为对象,利用携带流脱硝试验装置,研究了再燃区反应温度(T2)、再燃区化学计量比(SR2)、水蒸气含量、添加剂种类与浓度等对生物质再燃/高级再燃脱硝效果的影响。结果表明:随着T2升高,生物质再燃与高级再燃的脱硝效率呈现不同的趋势,高级再燃下脱硝效率呈现先上升后下降再趋于稳定的趋势,其相应的脱硝窗口温度为950~1 100℃。随着SR2降低,稻壳再燃脱硝效率逐渐升高,而高级再燃脱硝效率先增加后降低,最佳SR2在0.7~0.9之间。随着水蒸气含量增加,生物质再燃/高级再燃脱硝效率均呈现先增加后降低的趋势,水蒸气量为4%左右时脱硝效率最佳。添加剂对生物质再燃/高级再燃脱硝均有一定的促进作用,其中Fe2O3促进作用最为显著,NaOH和Na2CO3次之,KCl和Ca(OH)2的促进作用较差。添加剂浓度(50~150?mol/mol)对脱硝效率的影响不显著,水蒸气与添加剂耦合可显著增加生物质再燃/高级再燃脱硝效率;与无水蒸气和无添加剂相比,4%水蒸气含量与100?mol/mol Na2CO3耦合作用的再燃/高级再燃脱硝效率分别提高13.5%与11.4%。     

典型预处理对生物质物流成本影响分析

生物质物流成本偏高制约了我国生物质发电发展。分析了生物质燃料物流成本构成,并结合不同生物质预处理工艺,把原料供应分成4种模式：直接收集模式、破碎模式、打包模式和固化成型模式。结果表明：成本从低到高依次为收集中心打包模式、破碎模式、固化成型模式和直接收集模式,预处理直接影响后期运输到电厂的费用以及装卸费用,相比直接收集模式成本节约很多。秸秆收集成本与收集中心到电厂距离呈正比关系,当运输距离小于26 km时,宜采用破碎方式;运输距离在26～80 km时,采用打包模式;大于80 km时,适宜采用固化成型预处理模式。     

碱金属盐对生物质三组分热解的影响

研究碱金属盐的添加对生物质热解的催化机理。以生物质的主要有机组分(半纤维素、纤维素和木质素)为研究对象,采用热重分析仪对生物质三组分及添加碱金属盐后(KCl、K2CO3和Na2CO3)的热解行为进行试验研究,并采用一级反应对其热解动力学进行计算分析。试验结果表明KCl和Na2CO3的添加对生物质三组分热解的催化作用不明显,而K2CO3对半纤维素和纤维素热解均有明显的促进作用,使他们的热解温度降低,且随着K2CO3添加量的增加,催化作用逐渐增强;对于半纤维素、纤维素与木质素合成的生物质的热解而言,K2CO3的加入使得纤维素和半纤维素的热解失重峰重合;同时K2CO3的添加对木质素的高温热解也有积极的影响。     

热处理对Pt/C和PtRu/C催化剂活性的影响

对商业Pt/C和PtRu/C催化剂进行真空加热处理,研究热处理对催化剂微观结构变化及甲醇氧化的影响.X射线衍射光谱法(XRO)和热重(TG)研究结果表明:低温(210℃以下)真空加热处理对Pt/C和PtRu/C催化剂活性金属组分的晶体结构和催化剂表面处于活性位置(Pt-C结合位置)的碳原子数没有较大影响.电化学测试结果表明:热处理后的商业Pt/C和PtRu/C催化剂对甲醇氧化活性均高于初始催化剂,而且180℃加热处理的Pt/C和PtRu/C催化剂对甲醇催化氧化性能最好,其电化学稳定性在热处理前后基本保持不变.     

粘结剂对PtRu/C催化剂催化活性的影响

通过不同的电化学测试技术,考察了在碱性溶液中用不同浓度的3种常用粘结剂[硅溶胶(SiO2)、PTFE、Nafion]处理过的PtRu/C催化剂对甲醇、乙醇、甘油、乙二醇的电化学氧化。循环伏安和计时电位测试的结果证明,使用10%的硅溶胶催化剂的性能较好。     

床料对生物质流化床燃烧黏结特性的影响

在5 kW鼓泡流化床实验装置上，以循环流化床燃煤灰渣、煤矸石灰渣作为床料，进行了麦秆成型燃料燃烧黏结特性研究。实验表明：900℃工况下，相对于石英砂床料，以上两种床料均能够有效地控制生物质流化床燃烧过程中的黏结现象。结合SEM-EDX分析结果与多相平衡反应计算分析，应用流化床燃煤炉渣、煤矸石灰渣为床料控制麦秆流化床燃烧黏结现象的机理相似。相对于石英砂，两种床料中均含有较高含量的硫元素、较高含量的铝元素，在麦秆燃烧过程中，床料中的铝元素、硫元素会与麦秆灰中高含量的钾元素形成高熔点的物质，有利于减轻麦秆流化床燃烧黏结现象；另外，黏结物中相对高含量的碱土金属元素使得黏结物的熔点提高，有利于控制麦秆流化床燃烧黏结现象。     

添加CaO对生物质热解焦油生成的影响研究

采用TG-FTIR联用技术,研究了CaO/物料(CaO/M)质量比与加热速率对竹子热解焦油生成的影响,并与干纸浆的试验结果进行对照.结果表明,焦油主要成分为酮、醛、酸、酚与烃类物质;添加CaO能显著减少焦油含量,添加比例越大其催化裂解效果越好;加热速率增大不利于减少焦油生成;800℃下竹子在管式炉热解,添加CaO极大地促进了H2的生成,而CO2与CO含量降低;随着CaO添加比例的提高,产气热值、产气率、焦炭产量随之提高;CaO/M质量比为2时相对于未添加CaO的情况下,产气热值和产气率相应提高了33.0％和27.7％.     

WC对Pt/C催化剂性能的影响研究

研究了碳化钨(WC)对质子交换膜燃料电池用Pt/C催化剂性能的影响,采用还原煅烧法制备得到了WC,将其加入常规Pt/C催化剂中,利用循环伏安作为表征方法,将加入前后的催化性能进行比较。结果显示,随着WC的加入,催化剂在酸性介质中的性能得到有效地改善;在甲醇溶液中的催化过程发生了改变。     

还原温度对Pt/C催化剂性能的影响

为了研究制备温度对质子交换膜燃料电池(PENFC)用Pt/C催化荆性能的影响,采用离子交换法在不同温度制备了Pt/C催化剂,并采用电化学工作站测试了不同温度样品的电催化活性,分别使用N2吸附、TEM、XRD测定了样品的孔隙、粒径和晶相结构.结果表明:当还原温度为800℃时,Pt/C催化剂具有较大的比表面积和较发达的孔隙结构,颗粒粒径较小,有利于O2还原的Pt(100)晶面含量较大,以样品为催化剂的PEMFC具有较高的功率输出,所以800℃是制备高催化活性的纳米Pt/C的合适温度.     

预处理工艺对生物质成型燃料理化特性的影响研究

棉杆(CS)和木屑(WS)经水热预处理(HT)和低温热解预处理(DT)后在同一条件下压制成生物质成型燃料,分析生物质成型燃料的物理性质(表观密度、抗压强度)和燃烧特性(热值、着火温度、燃尽温度和综合燃烧特性指数),考察HT和DT对不同种类生物质成型燃料理化特性的影响规律。结果表明:与未预处理的棉杆与木屑成型燃料相比,低温热解预处理后的两种生物质成型燃料的表观密度和抗压强度分别降低了0.03%～16.7%、23.2%～61.0%,200℃与230℃水热处理后的两种生物质成型燃料的表观密度和抗压强度则分别增加了9.5%～27.3%、114.0%～241.3%,而且,水热处理后的生物质成型燃料的热值增加了5.1%～59.0%。与未预处理生物质成型燃料相比,低温热解后的两种生物质成型燃料的燃烧特性基本不变,而200℃与230℃水热处理后的两种生物质成型燃料的最大燃烧速率显著增大。230℃水热处理后的生物质成型燃料热值为20.23～21.33MJ/kg,最大燃烧速率为9.06～9.49%·min~(-1),综合燃烧特性指数为4.94～5.56min~2℃~3,表观密度和抗压强度分别为1152.5～1154.3kg/m~3和3.4～3.5MPa,具有高热值及优燃烧性能,且物理性能佳,适合作为生活、工业锅炉燃料使用。     

燃料特性对生物质循环流化床锅炉设计运行的影响

从生物质燃料的灰分质量分数及成分、水分质量分数和粒径等方面分析了燃料特性对生物质循环流化床锅炉设计和运行的影响,并对可控制的燃料特性或由燃料特性引起的锅炉设计中的注意点给出一些参考性的建议。     

磷酸二氢铵对生物质燃烧过程中颗粒物排放特性的影响

使用立式管式炉燃烧装置研究不同添加比例的磷酸二氢氨对生物质燃烧过程中颗粒物(particulate matter,PM)排放特性的影响。研究表明,NH4H2PO4的添加可有效减少颗粒物总量PM10尤其是PM1的排放量,并且减排效果与P/K摩尔比密切相关。当P/K摩尔比为1时,PM1和PM10的减排效果最好,分别达到44.43%和30.70%。减排主要是由于NH4H2PO4与玉米秆中的K盐反应生成K-Ca磷酸盐,K-Mg磷酸盐化合物,将K固定在底灰中,有效抑制了K盐向气相中释放并最终达到降低PM排放的目的。研究结果可为玉米秆燃烧过程中颗粒物减排提供理论支撑。     

乙醇水蒸汽重整制氢催化剂NiO-CeO2/ZnO研究

通过共沉淀法制备了一系列添加CeO2改性的NiO/ZnO催化剂,并采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等手段进行了表征,发现:适量CeO2的加入可以有效地促进NiO的分散,减小NiO颗粒的大小。同时对CeO2改性的NiO/ZnO催化剂进行了测试发现:CeO2含量为5%(质量分数)的NiO/ZnO催化剂氢气选择性最好。350℃时,氢气的选择性就可达61.66%,并随温度的升高而升高,在650℃时,氢气的选择性达到68.37%。5Ce催化剂650℃30h稳定性测试发现,氢气的选择性一直保持在68%以上,没有明显的下降。     

碱性燃料电池氧电极的研究——Ni,Bi,Hg 对 Ag/C 催化剂活性的影响

报道了一种新的碱性燃料电池氧电极的非贵金属催化剂。这种用化学还原法制备的Ａｇ－Ｎｉ－Ｂｉ－Ｈｇ／Ｃ催化剂对氧的阴极还原具有较高的活性。助催化剂Ｎｉ,Ｂｉ,Ｈｇ可以显著提高Ａｇ／Ｃ催化剂的活性,ＸＲＤ证实,助催化剂的加入使银的结晶趋于非晶态化,减小了银结晶的尺寸。经过５２００ｈ的寿命考察,催化剂活性没有明显的改变。     

恒温下生物质灰对煤焦气化的影响

生物质灰中含有K、Ca等具有催化作用的碱金属元素,因此生物质灰对焦样的气化可能产生催化作用。在热重分析仪上进行了煤与生物质的掺混气化实验,通过生物质灰与煤焦共气化和对焦样进行脱灰处理研究了生物质灰对掺混气化的影响。研究结果表明,生物质灰对焦样的气化过程有催化作用,松灰比麦灰有更好的催化作用。脱灰会使焦样的气化反应性降低,从侧面反应了生物质灰的催化作用。     

CH3COONa对PtRu/C催化剂性能的影响

采用浸渍还原法制备了PtRu/C(20%)直接甲醇燃料电池阳极催化剂;研究了CH3COONa与氯铂酸的物质的量比对催化剂性能的影响;通过XRD和TEM对催化剂的晶体结构及微观形貌进行了分析;用循环伏安曲线和阶跃电位曲线研究催化剂对CH3OH的电催化氧化.结果表明:CH3COONa与氯铂酸的物质的量之比在2.0～3.0范围内,催化剂的性能较优;当比值为2.4时,所制备的催化剂的电催化活性最好.