燃料重整制氢及其应用方式的比较

燃料重整制氢是一种通过催化剂使得燃料经过化学反应产生氢气的制氢方法,所制取的氢气可以作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)的原料,也可以直接参与发动机燃烧。本文主要介绍了几种不同燃料重整制氢机理,以及氢气在车用发动机上的应用方式。分析表明,发动机掺氢燃烧可以加速火焰燃烧,缩短燃烧期,改善发动机的性能。同时,还可以起到减少尾气排放的作用。因此,发动机掺氢燃烧是燃料重整的最有效应用方法。     

车载燃料重整技术的研究与展望

总结概述了目前的燃料重整技术,包括传统的重整制氢方法如水蒸汽重整、部分氧化重整、自热重整,以及逐渐成为研究热点的等离子体制氢技术.分析归纳了甲醇、乙醇、天然气、汽油和柴油的重整制氢研究,分析了反应机理和重整催化剂的研究进展,提出了各种燃料车载制氢的应用建议,尤其是汽油和柴油的车载应用.     

甲烷水蒸气重整制氢技术研究进展

甲烷水蒸气重整(SRM)是简单经济的制氢方法。对甲烷水蒸气重整工艺的反应过程机理进行归纳,分析了制约甲烷水蒸气重整发展的各个因素,重点从催化剂的研究制备及分离强化技术等方面进行归纳总结,简述重整反应器的结构及特性。研究表明,制备活性高、抗积碳能力强、稳定性好的催化剂和氢气的分离提纯是未来重要的研究方向。     

燃料重整制氢及应用的研究现状和展望

燃料重整制氢是应用催化剂使燃料经过复杂的化学反应生成氢气的制氢方法。本文介绍了氢燃料相对于其他燃料的优缺点及燃料重整制氢的研究现状,论述了混氢燃料发动机相对于传统发动机所具有的优势,指出了重整制氢是未来发动机发展的重要趋势。     

微反应器内甲醇水蒸气重整制氢动力学研究

采用自制微型反应器和常规颗粒催化剂在常压、温度为450~550K、水醇比为1.1~1.3的条件下,通过沿反应通道控制催化剂颗粒梯级分布进行了甲醇水蒸气重整制氢的动力学测试。结果表明,重整产物中CO含量较低,可采用甲醇和水反应生成二氧化碳和氢气的单速率动力学模型;通过数据处理,得到如下动力学方程:rSR=3.72×1010exp(-1069762/RT)P0.C6H7302OHP0.3707H2O。F统计检验表明所得动力学模型的复相关指数大于0.9,且F统计量比置信域为99%的临界F统计量大10倍以上。所得动力学方程为实测中微型反应器的优化设计提供了数学模型基础。     

基于甲醇重整制氢的动力系统技术

对甲醇重整制氢的动力系统技术进行探讨,分别从甲醇重整制氢内燃机、甲醇重整制氢高温质子交换膜燃料电池（high temperature proton exchange membrane fuel cell,HT-PEMFC）、甲醇重整制氢低温质子交换膜燃料电池（low temperature proton exchange membrane fuel cell,LT-PEMFC）等3个方面进行阐述。甲醇重整制氢内燃机动力系统对重整气的品质要求比较低,而且内燃机技术相对成熟,研发人员可以充分利用现有内燃机产业基础以及产业链,预期能够较快地进入市场应用。目前HT-PEMFC动力系统技术成熟,其对重整气体品质要求较高（CO体积分数<2%）,可以在便捷式电源、分布式发电以及电动汽车增程器上使用。甲醇重整制氢LT-PEMFC动力系统在应用时须要对重整气进行纯化才能满足LT-PEMFC的要求（H₂体积分数>99.999%）,目前该技术还处于前期研究阶段。     

乙醇重整制氢催化剂的国内研究进展

制氢技术是发展燃料电池的关键技术之一,而目前研究较多且具有良好应用前景的制氢技术是乙醇水蒸气重整制氢法制氢。综述了国内水蒸气重整法、部分氧化法、氧化重整法等乙醇重整制氢法的研究进展,同时综述了乙醇水蒸气重整制氢催化剂助剂、载体的研究进展。指出了在较低温度下以高转化率、低C0选择性、高氢气选择性制氢是乙醇制氢技术研究的方向。     

甲烷和甲醇双燃料重整制氢Pt基双金属结构催化剂的优化

以蜂窝结构FeCrAl为基体,制备了Pt-Rh（Cu）/Ce_0.75Zr_0.25O₂/Al₂O₃双金属结构催化剂,对催化剂形貌物性和制氢性能进行了分析,通过搭建实验装置对催化剂进行了制氢性能的评价。结果表明：所制备Pt-Rh/Ce_0.75Zr_0.25O₂/Al₂O₃/FeCrAl表面形貌均一,无明显色差和堵孔,催化剂表面存在大量的表面孔隙,呈现出蛛网多孔形式,易于实现催化剂负载,使得催化剂具有较高的气体吸附和反应空间;Pt与Cu物质的量比为1∶15时在所制备的Pt系催化剂中新鲜态活性最高,对于甲醇和甲烷蒸汽重整反应具有75%以上的转化率,且氢气体积分数较高;与Pt-Cu相比,Pt-Rh催化剂稳定性高,活性组分团聚程度较低;所制备的双金属催化剂可同时适用于甲烷和甲醇双燃料,具有非常好的氢气选择性。     

甲醇重整制氢在燃料电池中的应用

分别分析了甲醇重整制氢中的蒸气重整、氧化重整和自热重整技术的特点,介绍了近年来甲醇重整制氢在燃料电池中的应用现状及存在的主要问题。     

Ni-Co双金属催化剂上沼气重整制氢宏观动力学

用传统湿式浸渍法制备La2O3掺杂的商业γ-Al2O3负载的沼气重整催化剂Ni-Co/La2O3-γ-Al2O3,通过对NiCo双金属催化剂上沼气重整制氢在常压下的宏观动力学分析,得出该催化剂上CH4与CO2消耗、H2与CO生成时的表观反应速率方程.通过改变进料中CH4与CO2的分压,求出各物质的反应分级数,确定总反应...     

基于太阳能热驱动甲烷重整制氢的燃料电池发电系统性能研究

该文采用Aspen Plus软件建立膜反应器重整制氢及燃料电池模型,根据拉萨某日太阳能直接辐射强度（DNI）变化计算太阳能可供使用的能量,作为外热源输入重整系统,并分析反应温度、水碳比（S/C）及DNI对该系统各性能指标的影响,性能指标包括甲烷转化率、H₂收率、电池功率及电压、太阳能转换为氢能的效率。结果表明：反应温度为500 ℃,S/C为2.5时有利于太阳能甲烷湿重整反应;系统日性能结果显示在某日10:00—20:00时,电池输出功率120 kW,太阳能-化学能转化效率0.368,系统发电效率0.225。     

生物质快速裂解油蒸汽催化重整制氢研究进展

介绍了生物质快速裂解油制氢的研究发展过程并对其工艺过程、重整机理及催化剂研究进行了总结性的阐述,并进一步阐明目前该制氢方法存在的技术难点、研究重点以及未来发展方向.     

基于太阳能的甲烷重整制氢技术研究进展

该文对近年来有关太阳能甲烷重整制氢技术的研究进行回顾。首先从甲烷重整反应制氢的工艺流程及其热力学与动力学特性角度,介绍甲烷重整反应的基本特点。其次,从高效、低成本催化剂体系开发以及新型反应器性能研究等两个方面重点回顾近年来关于太阳能甲烷重整技术的研究进展。最后,从高效催化剂开发研究、新型反应器设计以及制氢成本控制等方面,给出基于太阳能的甲烷重整制氢技术的未来发展方向。     

Ni、Fe负载CaO催化剂作用下生物油模化物水蒸气催化重整制氢研究

采用浸渍法制备Ni/CaO、Fe/CaO、Ni-Fe/CaO催化剂,用于生物油模化物乙酸水蒸气催化重整反应.对反应前后催化剂进行BET、H2-TPR、CO2-TPD、XRD等表征.通过比较3种催化剂重整反应性能得出Ni/CaO催化剂具有最佳性能.进一步研究在Ni/CaO催化剂参与下反应温度、水碳比(S/C)、液时空速(...     

生物质无氧气化制氢系统的热力学计算

介绍了一种基于CO_2接受体气化法的生物质无氧气化制氢系统。采用热力学平衡模型,研究了以玉米秸这一典型生物质为原料时系统压力、温度、[H_2O]/[C]比、[Ca]/[C]比对制氢过程的影响规律。获得典型工况下,系统制氢效率对这几个参数的相对线性敏感性系数。结果表明,H_2浓度在一定范围内随压力升高而明显增大,同时H_2产量会有少量降低,过高的温度会明显降低H_2产量及浓度。综合考虑,合适的气化压力在1.3～2.5MPa之间,不同压力具有不同适合制氢的最高温度。[H_2O]/[C]比的提高可以促进H_2生成,但大于1.5之后,H_2浓度明显下降,合适的[H_2O]/[C]比在1.5～2.0之间。[Ca]/[C]比的增加有利于H_2产量及浓度的提高。线性敏感性系数的计算表明,计算工况下[H_2O]/[C]比对制氢效率的影响非常大,压力和温度的影响也比较显著,[Ca]/[C]比的影响为零。     

太阳能制氢关键技术研究

围绕太阳能制氢技术展开论述,首先,介绍太阳能制氢技术的研究现状;其次,对于太阳能制氢技术尤其是光催化制氢技术及热化学循环分解水制氢技术,分别从技术原理、关键材料、技术难点等方面进行详细的论述;最后,对太阳能制氢技术研究给出结论及建议,旨在为未来太阳能制氢技术的研发布局和产业技术突破提供参考和思路。     

生物质快速裂解油水蒸汽催化重整制氢的研究

对生物质快速裂解油在700～900℃温度范围内分别进行了高温裂解(空白实验1)、水蒸汽重整(空白实验2)和水蒸汽催化重整.实验结果表明:温度是影响各组实验结果的关键因素.较高温度下(>800℃)水蒸汽的存在更好地促进了生物质油裂解中间产物的水气变换反应.在有足量水蒸汽存在的情况下,镍基催化剂的存在可以在较低温度下得到较高的氢摩尔分率、目的产品气纯度、氢产率和气相产品碳元素选择性,温度高于850℃时,镍基催化剂只对气相产品中的一氧化碳和甲烷的水气变换反应有促进作用,气相产品碳元素总体选择性此时只受温度的影响.     

氢燃料电池氢气管道吹扫系统冷启动策略研究

针对现有车载燃料电池管道在吹扫过程中氢气侧管道由于低温结冰易受阻,从而导致冷启动困难的问题,提出氢气管道两级吹扫方案,以实现对燃料电池堆氢管中剩余水、蒸汽含量的独立控制,降低冷启动时的加热能耗,避免冷启动失效。通过三维仿真对4种不同工况下阴极中段在不同时间的温度、阴极中段在不同时间的冰体积分数、电池纵向截面表面不同时间的温度进行分析,结果表明该方案可实现在-20 ℃温度下20 s内的平稳冷启动,既解决了低温冷启动困难问题,又保证了冷启动后的电堆输出性能。