纳米TiO2对Mg-15%Mg2Ni复相合金吸放氢性能的影响

用扩散烧结制备Mg2Ni合金，然后与Mg粉和不同比例(质量百分比分别为0．5％，1.5％，2．5％)的纳米TiO2混和球磨得到纳米Mg—Mg2Ni—TiO2复合储氢材料。对复相合金进行储氢性能研究时发脱，其中添加0．5％TiO2的试样可以在393K，4MPa的条件下4min内吸氢，并能在503K，0．1MPa条件下15min内放氢，放氢量为4．1％；随着温度升高，复合储氢材料放氢量和放氢速度得到提高，在473K吸氢和503K放氢条件下，合金在15min内的放氢量达到5．6％。纳米TiO2对合金吸放氢动力学性能有促进作用。复合储氢材料中增加TiO2含量，加快了放氢速度，略微降低了放氢量。     

AB5型固态金属储氢系统吸/放氢特性实验研究

为研究AB₅型固态金属储氢系统在不同温度和压力条件下的吸/放氢性能,搭建小型固态金属储氢罐实验平台,设计不同温度及压力条件下的吸/放氢循环实验,利用循环水浴系统构造换热环境对固态金属储氢罐进行循环换热,测试吸/放氢压力和温度等关键操作参数对AB₅型固态金属储氢系统吸/放氢性能的影响。结果表明：在达到相应吸氢反应平衡压力的条件下,较高的吸氢压力和温度对吸氢效率均具有促进作用,同时,较高的吸氢压力会加剧系统主要吸氢阶段的化合反应,伴有强烈的热交换行为,且维持不同放氢压力条件下的持续放氢需达到相应的放氢温度;同一压力条件下,较高的放氢温度可提高系统的放氢效率,使系统内部氢气压差达到相应放氢条件以维持系统持续稳定放氢的需求。上述结论可为AB₅型固态金属储氢系统的研究提供参考。     

催化剂Ni/CeO2-ZrO2催化生物油水溶性组分重整制氢

利用固定床反应器对一系列自制催化剂Ni/CeO2-ZrO2和商业镍基催化剂Z417在生物油水溶性组分重整制氢反应中的催化性能进行考察,研究了活性金属Ni的负载量、反应温度、水油比对催化剂活性的影响.实验结果表明:Ni负载量为12wt％的催化剂Ni/CeO2-ZrO2在生物油水溶性组分重整制氢反应中表现出最佳催化活性,当反应温度为800C和水油比为4.9时,氢产率达到最大值67.8％,氢的选择性较高,为61.8％.     

吸氢合合蓄电池

吸氢合金在适当的温度和压力条件下与氢反应,形成氢化物。一般说来,加热或减压,氢化物就分解,放出氢来。这种吸氢的原理是这样的:(1)在合金表面分子氢分解成原子氢;(2)这种原子氢向合金内部扩散,产生固溶;(3)形成氢化物。这种反应的驱动力是热或氢的压力。利用这种热或压力引起的氢的吸放过程可以实现热——化学能转换,热——机械能转换,以氢的形式储能和输送能量,用于制作化学热泵、驱动器以及氢压缩机。近年来,在这些方面进行的研究很多。另外,不利用温度和压力的变化,而利用电作为驱动力,也能造成吸氢合金对氢的吸放。也就是说,把吸氢合金浸在电解液(浓碱溶液)中,把它作为负电极加上电压,就能将水电解,合金表面产生原子氢,     

金属氢化物复合式高压储氢器的研究

为提高高压储氢容器的体积储氢密度,采用具有高体积储氢密度的储氢合金与轻质高压容器复合组成高压金属氢化物复合式储氢器.为获得高压氢源,研究了Mm-Ml-Ni-Al(Mm为富铈混合稀土,Ml为富镧混合稀土)的储氢特性,并试制了化学热压缩器.采用研制的高压氢源,对具有高吸放氢平台压力的Ce-Ni系合金的高压储氢特性进行了研究.实验结果表明:以Ml或Ca部分取代Mm以及Al对Ni的部分置换后合金活化性能和吸放氢压力滞后明显改善,(Mm-Ml)0.8Ca0.2(Ni-Al)多元合金具有较好的储氢性能,适合于作为化学热压缩合金.CeNi5基多元合金在40MPa氢压条件下,合金具有较好的活化性能和吸放氢动力学性能,合金最大储氢容量分别达到1.6wt%.将优化的储氢合金与自制的轻质高压储氢容器复合组成的金属氢化物复合式高压储氢器,当储氢合金的填充量达到0.2(体积分数)时,其体积储氢密度提高50%.     

非晶纳米晶PrMg_(12)型合金微观结构及吸放氢热力学与动力学性能北大核心CSCD

采用机械球磨法制备了非晶纳米晶PrMg_(12)+x%Ni(x=0、10、20、30)合金,系统地研究了镍含量对该合金储氢热力学与动力学的影响。利用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)两种方法分析了合金的相组成及微观组织结构。结果表明:PrMg_(12)+x%Ni(x=0、10、20、30)合金的微观结构主要为非晶纳米晶;加入镍前,吸氢前后的主相分别为PrMg_(12)相、MgH_(2)相以及PrH_(2.92)相;加入镍后,吸氢前后的主相分别为Ni相、PrMg_(12)相、MgH_(2)相以及Mg_(2)NiH_(4)相。采用Sieverts装置测定了合金的P-C-T曲线与吸放氢动力学曲线,并结合Van't Hoff方程、JMAK模型和Arrhenius法计算了热力学与动力学参数。结果表明:随着镍含量由0%增加至30%,合金氢化物的放氢焓值由89.881 kJ/mol降低至82.764 kJ/mol,放氢活化能由126 kJ/mol降低至90 kJ/mol,这进一步证明添加镍可以显著改善球磨PrMg_(12)型合金氢化物的释氢热力学和动力学。     

Fe3O4纳米颗粒对玉米秸秆光发酵产氢的影响

以HAU-M1光合菌群作为发酵细菌,以玉米秸秆为发酵底物,研究Fe₃O₄纳米颗粒对光发酵产氢过程的影响。结果表明:粒径60 nm的Fe₃O₄纳米颗粒浓度为100 mg/L时,比产氢量达到(46.68±1.00)mL/g VSS,与对照组的(35.07±0.56)mL/g VSS相比提升(33.11±0.01)%,此时的能量转化率也提高33.10%。产氢动力学分析结果也表明Fe₃O₄纳米颗粒对反应体系有明显的影响,粒径60 nm的Fe₃O₄纳米颗粒浓度为100 mg/L时,最大产氢潜能和最大产氢速率分别为46.97 mL/g VSS和1.06 mL/(g VSS·h)。适宜的Fe₃O₄纳米颗粒的粒径和浓度能显著促进光发酵产氢能力,而浓度过高则会产生抑制作用。     

松木屑水蒸气催化气化制氢及其大物料量气化动力学研究

利用松木屑在自制固定床气化系统上进行水蒸气催化气化实验研究.考察反应温度、水蒸气/生物质比(S/B)以及催化剂加入量对气体成分、产氢率和潜在产氢率的影响.结果表明:反应温度为850℃、S/B为3.27、催化剂量,木屑进料量比为2%时合成气品质较优,氢气浓度可达40.13%,产气率为0.718m3·kg-1.该文也进行大物料量松木屑催化气化等温热重实验研究,加入催化剂使木屑气化反应活化能降低,加快了反应进程.     

无机盐添加物对光合细菌制氢性能影响的试验研究

以碳酸盐(Na_2CO_3和版NaHCO_3)和磷酸盐(Na_2HPO_4、K_2HPO_4、NaH_2PO_4和KH_2PO_4)等作为无机盐添加物,进行同一浓度的碳酸盐和磷酸盐以及不同浓度的KH_2PO_4对光合细菌制氢性能影响的试验研究。结果表明碳酸盐和磷酸盐添加物均能有效缓冲反应体系的酸碱度,但只有KH_2PO_4和NaH_2PO_4的添加能明显促进光合细菌发酵产氢。产氢动力学的结果也表明KH_2PO_4和NaH_2PO_4的添加提高了反应体系的最大产氢潜能和最大产氢速率,缩短了产氢延迟时间。适量浓度的KH_2PO_4能有效提高反应体系的抗酸碱冲击性,同时磷元素在光合细菌的生长过程中起到相当重要的作用,适量的KH_2PO_4能有效促进光合细菌的生长代谢,而过量的KH_2PO_4则会极大地抑制光合细菌的生长代谢。当KH_2PO_4的浓度为40 mmol/L时产氢效果最佳,氢气产量和比产氢率达到最大值,分别为(323.84±8.96)mL和(1.30±0.04)mol/mol。产氢动力学的分析结果表明适量浓度的KH_2PO_4能提高最大产氢潜能和最大产氢速率,缩短产氢延迟时间,当KH_2PO_4浓度为40 mmol/L时,最大产氢潜能和最大产氢速率最大,产氢延迟时间最短,分别为333.15 mL、6.60 mL/h和16.41 h。     

双流化床生物质气化及CO2捕获的模拟

用Aspen Plus建立了双流化床气化和燃烧模型,对生物质在双流化床中气化及CaO吸收合成气中的CO2过程进行了模拟研究;探讨不同反应条件:气化温度、蒸汽与生物质的质量配比(S/B)以及CaO循环量与生物质的质量配比(Ca/B)对合成气成分的影响,为该类型工业反应器的研发提供了理论依据.模拟分析结果表明:气化温度低于700℃时,CaO能很好地吸收气化过程中产生的CO2并促进平衡反应向产氢方向进行;在温度为650℃及CaO作用下,S/B在0.6～1.7内对合成气成分的影响不大;CaO的加入能够有效地改善合成气的组成,合成气中氢气浓度能达到95％以上,氢气产量达到52 mol/kg.