PEMFC阳极抗CO性能研究进展

利用碳氢化合物尤其是天然气重整制氢为PEMFC提供阳极反应气的一个突出问题是重整气中的微量CO对PEMFC阳极催化剂的毒化问题。通过简介CO的毒化机理,综述了目前广泛研究的各类抗CO毒化方法的研究进展,其中抗CO电催化剂仍是最具发展前景的方法。     

甲烷催化燃烧研究进展

催化燃烧是实现甲烷高效低污染燃烧的一种有效方式。对甲烷催化燃烧的一般机理、催化剂的种类及其制备方法和条件、催化剂的表征、催化剂性能分析以及催化剂的中毒和再生等的国内外研究进展和成果进行了综述。     

Pt-ZrO2/C催化剂对CO电氧化机理探讨

采用传统的浸渍还原法制备了Pt-ZrO2[20%Pt-ZrO2(质量分数)]催化剂并研究了其对CO电氧化的催化活性.CO溶出实验结果表明:ZrO2的加入使吸附在催化剂表面的CO氧化电位向低电位方向移动,有利于提高催化剂的抗CO中毒能力.利用平均场模型和RO-PG模型对吸附在Pt-ZrO2/C电极表面的CO氧化机理进行了模拟,结果表明在Pt-ZrO2/C电极表面吸附的CO氧化遵从平均场模型.     

质子交换膜燃料电池阳极电催化剂CO中毒机理

质子交换膜燃料电池(PEMFC)阳极电催化剂CO中毒问题是影响其性能的主要原因,采用抗CO中毒的电催化剂是解决该问题的根本方法.详细介绍了目前质子交换膜燃料电池阳极电催化剂CO中毒机理的研究进展.WO3是很有希望提高阳极电催化剂抗CO中毒能力的材料,多元合金电催化剂是比较有前途的研究方向.     

加压条件下CaO碳酸化反应动力学研究

利用加压热重分析仪研究加压条件下CaO碳酸化反应的动力学特性。实验研究表明，CaO最终转化率随反应总压、CO2分压的提高而增大。随着CO2分压的提高，碳酸化反应在化学反应控制阶段的反应速率明显增大。收缩核机理模型能很好地描述CaO碳酸化反应的过程。利用该模型进行动力学研究发现，随反应总压和CO2分压的提高，化学反应控制阶段的反应活化能明显降低。依据实验结果建立了综合考虑反应温度和CO2分压影响的CaO碳酸化反应速率方程，其计算结果和实验结果能较好地吻合。研究表明加压条件有利于CaO碳酸化反应的进行，所得结果可以用于近零排放制氢系统和电厂烟气CO2捕获等反应过程的模拟。     

CH_4-O_2型管状固体氧化物燃料电池电性能的研究

研制了管状固体氧化物燃料电池(SOFC)试验系统,电池的结构形式分别是:(一)Pt|YSZ|Pt(+)和(-)Pt|YSZ|La(Sr)MnO_3(+)以CH_4为燃料,O_2为氧化剂气体,对所研制的管状SOFC试验电池的电性能进行了研究.考察了500～700℃温度范围内的电流电压特性和电流功率特性.研究结果表明,甲烷无需经水蒸汽转化,直接送入SOFC试验电池系统,就有明显的电流产生,电池的输出电流和输出功率随温度的升高而显著提高.分析了甲烷在SOFC内直接进行电化学反应的机理,固体电解质可作为离子源或离子接受体,形成反应活性位,控制金属电极催化剂的功函,促进甲烷在阳极的氧化反应.     

生物质气在SOFCs中的循环系统设计及原理

设计了一种生物质气在固体氧化物燃料电池堆(SOFCs)中的循环流程.在本技术中,生物质气的主要成分甲烷首先被熔融盐中的晶格氧部分氧化为H2和CO,生物质气中的杂质S和重金属被熔融盐吸收;CO和H2在SOFCs阳极室被电化学氧化为CO2和H20,反应释放的大部分能量转化为电能;大部分CO2在特定温度下,经可再生材料Li4SiO4吸收、解吸被提纯回收.少量CO2和H2O被循环到熔融盐池与甲烷发生重整反应,反应所需要的热量由甲烷部分氧化释放的热量提供.本系统中SOFCs抗积碳及对含S和N燃料的容忍性比较好;整个系统能量利用率高,可以实现CO2的零排放.     

热催化还原二氧化碳制甲烷催化剂研究进展EI北大核心CSCD

二氧化碳(CO_(2))作为一种生产高价值燃料和化学品的可再生碳源,将其催化转化为工业相关的化学品是减少温室气体排放的一项战略。近年来的研究表明,热催化CO_(2)加氢制备甲烷技术因副产物少、转化率高、成本较低等优点,成为最具有吸引力的选择。催化剂的研究是这项技术的关键。结合近年来热催化技术催化CO_(2)甲烷化常见的催化材料的发展现状,从催化剂的研究视角出发,从载体、负载金属等方面分析其对催化剂的活性和选择性的影响;系统介绍粒径、比表面积、负载量、碱性位点、氧空位、分散度等对CO_(2)甲烷化的影响;简述甲烷化反应路径及反应过程中产生的中间体。最终提出未来CO_(2)甲烷化的主要研究方向,以期为热催化技术的研究提供参考和借鉴。     

甲烷临氧耦合CO_2重整特性的热力学分析

从理论上分析了甲烷临氧耦合CO2重整特性的影响因素,并与无氧体系进行了对比。结果表明:温度升高,甲烷和CO2转化率都升高,且整个反应在温度为1100K已表现出良好效果,甲烷及CO2转化率分别达到96.63%和91.73%;氧碳比α增加,甲烷转化率上升,CO2转化率下降,α=0.5时,甲烷和CO2转化率分别为99.38%和77.35%;CO2甲烷比β增加时,甲烷和CO2转化率呈现出相反的变化趋势,H2和CO收率分别在β为0.7和0.9时出现极大值;α和β对H2/CO比例都会起到重要的调节作用,α的调节范围较窄,α调节范围较宽;与无氧体系相比,甲烷转化率会高于相同工况下无氧体系的转化率(如950K时有氧体系甲烷转化率为72.58%,已高于1000K时无氧系统时甲烷转化率71.07%),α增加时,CO2转化率与甲烷转化率变化趋势相反,且对于H2/CO调节作用也有较大差异。     

固体氧化物电解池H2O-CO2共电解制取烃类燃料反应特性研究

固体氧化物电解池(solid oxide electrolysis cells,SOEC)共电解H2O-CO2是减少CO2排放和进行可再生能源转化储存的潜在有效途径之一。该文开展了SOEC共电解H2O-CO2实验研究,在产物中发现甲烷气体生成。不同原料气配比条件下的共电解实验结果表明,SOEC共电解H2O-CO2电化学性能介于电解水蒸气和电解CO2之间。增加工作电压和反应气体中CO2的分压有利于提高产物中CH4的浓度,逆向水气变换反应是CO生成的主要途径。与H2-CO在SOEC阴极的反应产物组成相比,H2O-CO2共电解产物中H2浓度非常低,据此推测产物CH4主要由H2O和CO2在Ni催化剂表面原位电化学转化生成。     

提高MH/Ni电池大电流充电性能

本文研制了一种用于降低MH/Ni电池充电内压升高的氧还原催化剂,推测了MH/Ni电池大电流充电内压过高的产生机制,并通过控制充电条件和选择合适的隔膜,使MH/Ni电池大电流充电内压低于0.7Mpa。     

催化剂对天然焦–蒸汽气化特性的影响

在小型流化床实验台上研究催化剂对天然焦–蒸汽气化特性的影响,考察了Ni、Fe、K、Ca基及其混合基催化剂对气化性能的影响。实验结果表明,添加催化剂能有效改善气化特性;单组分催化剂中,Ni基催化剂催化效果较好;复合型催化剂催化效果强于单组分催化剂。干混法添加天然焦质量4%的混合催化剂,其Fe基、Ni基、Cu基金属含量比分别为35%、55%、10%、与无催化剂相比,可将气化反应碳转化率从原来的34.6%提高到56.4%,提高1.63倍,产气量提高1.75倍,小时产气热值提高近2倍。     

碱性燃料电池中氢电极催化剂的研究

Ｐｔ是燃料电池中氢氧化所常用的一种催化剂。为了提高Ｐｔ的利用率,充分发挥Ｐｔ的催化性能,制备出高度分散、载量低的Ｐｔ／Ｃ催化剂。研究了Ｐｄ、Ｎｉ、Ｂｉ、Ｌａ对Ｐｔ／Ｃ催化剂的影响,并以各种催化剂制备成电极,测量了电极的极化曲线。发现Ｐｔ－Ｎｉ－Ｌａ／Ｃ是一种很好的氢电极催化剂。     

泡沫镍载铂催化硼氢化钠水解制氢

设计了一套硼氢化钠制氢系统,利用单片微控制器实现系统中的温度、流量、压力等多参数的集成控制,为燃料电池提供流量和压力可调的氢源。制备了NaBH4水解制氢用泡沫镍载铂和泡沫镍载钯催化剂,实验结果表明,由于反应过程中附着在泡沫镍纤维上的钯颗粒严重脱落,使得泡沫镍载钯催化剂在使用寿命及稳定性方面远不如泡沫镍载铂催化剂。而使用泡沫镍载铂催化剂时,产氢速率随着催化剂用量的增加而升高;NaBH4溶液浓度较低时,产氢速率会随溶液浓度升高而增加,但是太高的浓度反而会使产氢速率降低;增加溶液中NaOH浓度会使反应速率快速降低,当NaOH浓度高于2%时,反应基本停止。计算了NaBH4制氢能量体系,并研发了一套集成NaBH4制氢系统及PEMFC系统的示范应用装置。     

Catalysis-assisted plasma technology for carbon tetrachloridedestruction

Single-stage, catalysis-assisted plasma technology is a new concept developed to decompose carbon tetrachloride (CCl₄), one of the greenhouse gases, and to reduce the reaction by-products at the same time. A laboratory-scale plasma reactor used a packed-bed reactor with 1-mm spherical BaTiO₃ pellets. The configuration employed a unique one-stage catalysis/plasma process in which the BaTiO ₃ pellets were coated or impregnated by active catalysts such as Co, Cu, Cr, Ni, and V. The power supply used for these experiments was either a 50-Hz neon transformer or an 18-kHz inverter neon transformer. Enhancement of the CCl₄ destruction and the conversion of by-product CO to CO₂ were demonstrated using Ni catalyst in the one-stage plasma reactor     

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。     

DBFC用非贵金属催化剂的研究现状

综述了近年来Ni及Ni基合金、AB<,2>和AB<,5>型储氢合金作为直接硼氢化物燃料电池阳极催化剂的研究现状;介绍了钙钛类氧化物、聚吡咯金属化合物及酞菁类大环金属配合物等非贵金属阴极催化剂.     

Combination of Mn-Ni Oxide Nanoparticles on Carbon Nanotubes through Nitrogen-Doping to Catalyze Oxygen Reduction

Abstract

With the depletion of petrochemical energy and the greenhouse effect issues caused by petrochemical energy. It is imperative to develop a kind of fuel cell has the advantages of environmental-friendly, energy saving, and low waste emission, which has great potential in future. Therefore, it’s necessary to develop a composite material with low-cost, environmental-friendly, and good stability to replace the Pt-based electrocatalyst. In this research, we prepared the Mn,Ni-doped carbon nanotubes (Mn,Ni/NCNTs) by one-step in-situ method. The transition metal (Mn, Ni) nanoparticles were coated on the acidified-carbon nanotubes to prepare the precursor. After calcined at a certain temperature, the Mn,Ni/NCNTs composite was obtained successfully. The catalytic performance of the catalysts prepared by different transition metals and different calcination temperatures were systematically studied. The results showed the produced composites had layered tubular structure, large surface area, and possessed excellent stability and methanol resistance. This kind of composite is a promising catalyst in the future practical application.     

负载型镍基催化剂上乙酸蒸汽重整制氢反应研究

采用浸渍法制备Ni/γ-Al2O3催化剂,考察了催化剂中活性金属含量、焙烧温度、反应温度、反应空速、助剂(钇或锂)对乙酸蒸汽重整制氢反应的影响。研究结果表明,在镍质量含量为12%,焙烧温度为800 ℃,反应温度为600 ℃,质量空速为3.0 h-1时,Ni/g-Al2O3表现出较好的催化活性;添加助剂钇和锂的催化剂上重整反应氢选择性降低,乙酸转化率升高;添加碱金属锂的催化剂抗积碳性能明显提高,这表明在生物质油蒸汽重整制氢反应中添加碱金属助剂对提高Ni/g-Al2O3催化剂的抗积碳性能有很大作用。     

不同炭载体对铝水储氢电池复合正极的影响

采用化学还原法制备了以炭为载体的Ni/C复合正极材料.运用扫描电子显微镜法(SEM)和X射线衍射光谱法(XRD)对目标材料Ni/C的形貌和结构进行了分析,通过稳态极化曲线研究了Ni/C膜电极在中性电解液中的活性,将Ni/C膜电极与铝合金组装成的铝水储氢电池进行了恒流放电实验以研究放电性能.考察了活性炭,中间相炭微球和炭黑不同炭载体对目标材料性能的影响.结果表明:以炭黑为载体的电催化剂在中性电解液中具有优良的电催化活性.