碘硫循环中硫酸在铁酸铜上的催化分解

碘硫循环是目前提出的效率最高、最有希望实现工业应用的热化学分解水制氢流程。碘硫循环由Bunsen反应、氢碘酸分解反应和硫酸分解反应组成。其中,硫酸分解是碘硫循环及其他含硫热化学循环中的共同步骤,需要在高温及催化剂存在下进行。本文以铁酸铜作为硫酸分解的催化剂,考察了反应温度、硫酸进料速率以及催化剂用量等因素对硫酸分解转化效率的影响,并与Pt催化剂的效果进行了比较。在铁酸铜催化的条件下,转化率比没有催化剂时平均提高了22%。温度超过820 ℃,催化效果与负载质量分数1%的Pt/Al₂O₃相当;催化剂活性在9 h内未出现下降趋势。用X射线衍射、比表面积全分析吸附、透射电镜以及热重－差热等方法对使用前后的铁酸铜进行了表征,给出了物相参数、表面性能参数及热稳定性等数据。     

基于热化学循环的核能制氢技术经济分析与研究

热化学循环被认为是以清洁和可持续的方式实现大规模制氢的有前途的制氢方案,对其工艺和经济性进行分析,从技术的成熟度和投资的成本等方面给出不同循环的优势和劣势具有重要的意义。从反应堆的适应性、技术的成熟度和生产规模等方面分析了不同热化学循环之间的差异,并讨论了这些方法的优缺点和面临的挑战。此外,还根据循环的热效率、制氢的成本和全球变暖潜能值（GWP）,对不同的热化学循环进行了对比分析。研究结果表明,硫-碘热化学循环（SI）在热效率、成本和GWP方面都具有一定的优势,但是由于运行温度相对较高,能与之耦合的反应堆受限;硫酸混合循环（HyS）的GWP最低,但是在高温条件下面临硫酸的分解问题;铜-氯热化学混合循环（Cu-Cl）,由于其运行温度较低,在反应堆耦合、低品位热量利用、制氢成本和环境影响方面都显示出巨大的潜力。     

不同前体制备Ni催化剂及其在硫碘制氢中催化分解HI的性能

硫碘制氢是目前最有潜力的大规模低成本制氢方法之一。HI催化分解是硫碘制氢的关键步骤。本文采用4种具有代表性的镍盐前体--硝酸镍[Ni（NO₃）₂]、乙酸镍[Ni（CH₃COO）₂]和两种有机金属络合镍（乙酰丙酮镍[Ni（acac）₂]和亚硝酸三乙二胺合镍（[Ni（en₃）]（NO₂）₂）制备Ni催化剂,考察了不同镍盐前体对制备的Ni催化剂特性的影响规律以及Ni催化剂在HI催化分解中的性能。采用了BET、XRD和TEM等分析测试技术对制备的Ni催化剂进行了表征。研究结果表明,镍盐前体对制备的Ni催化剂的分散度、催化活性以及催化稳定性有重要的影响。以Ni（NO₃）₂和[Ni（en₃）]（NO₂）₂为前体制备的Ni催化剂具有良好的Ni金属分散度,Ni颗粒分散均匀且尺寸较小。由于高温和强腐蚀的反应环境（HI-I₂-H₂O体系）,Ni催化剂经过反应都会出现不同程度的失活。以[Ni（en₃）]（NO₂）₂为前体制备的Ni催化剂表现出最好的催化活性和稳定性,有望成为未来大规模硫碘制氢系统中HI分解的催化剂。     

碘硫循环制氢中HI浓缩分离工艺的研究进展

综述了碘硫循环制氢中用于HI浓缩分离的3种主要技术路线,即磷酸萃取精馏、反应精馏以及电解电渗析预浓缩-精馏的研究进展,对各路线的过程原理、操作流程、能量利用效率等方面进行了讨论,在此基础上对比了其各自的优点和不足之处,并对其应用前景进行了展望。其中,磷酸萃取精馏开发最早,相对成熟,但操作流程复杂,运行效率需进一步提升;反应精馏流程有望以高集成度取得高效率,但所需条件非常苛刻,其设备开发、工艺实验等工作亟待展开;近年来发展较快的电解电渗析预浓缩-精馏工艺由于具有操作简单,条件温和,浓缩效率高等优点而具有较好的应用前景,其进一步工艺放大、模块化以及与精馏的高效协同等都是未来研究的重点和难点。     

硫化氢资源化技术研究进展

在脱除硫化氢的同时实现所含氢和硫元素的资源化转化具有重要的环境、经济和社会效益。硫化氢制备硫磺和硫化工产品的技术成熟,但是氢元素以水的形式浪费。热分解法、电化学法、光化学法、重整甲烷法和热化学循环法可以实现硫化氢资源化制氢,但是须解决各自的瓶颈问题。在硫化氢化学循环中引入中间反应物可以实现硫化氢制备氢气和硫酸,与清洁能源耦合可以实现过程的无碳排放,是实现可持续发展和循环经济的有效途径。     

改善锂硫电池循环性能的研究进展

综述了制约锂硫电池循环性能的因素和正极、负极、电解质对锂硫电池循环性能改善的影响。介绍了制约锂硫电池循环性能的主要因素：不可逆硫化锂的形成、硫正极多孔结构的失效和电解液组分与锂负极的副反应。分别介绍了改善锂硫电池循环性能的途径：合适的黏合剂、碳材料、正极制备工艺,锂负极保护技术,合理组分的电解质,电池结构与设计。并在此基础上对今后的发展趋势进行了展望。     

多相Bunsen反应中SO2溶于水和甲苯的模拟研究

对多相Bunsen反应的速率控制步骤即SO2溶于水和甲苯的过程进行模拟研究。选择Flash2作为单元操作模块,分别使用ELECNRTL模型和RK-SOAVE模型描述SO2-水体系和SO2-甲苯体系的物性,对高温高压条件下SO2-水体系的亨利系数进行校正。最后利用灵敏度分析模拟计算了不同温度和压力下SO2在水和甲苯中溶解度的变化规律。     

热化学碘硫循环制氢流程用硫酸分解催化剂

核能制氢是一种高效、经济和无污染的大规模制氢方法，热化学碘硫（I-S）循环被认为是最有前景的核能制氢工艺，其中硫酸分解步骤是直接利用核热的部分。对硫酸分解催化剂的研究状况进行了综述，归纳比较了金属氧化物、贵金属以及尖晶石和钙钛矿类催化剂对硫酸催化分解的效果；讨论了部分催化剂的催化机理，并结合自己的工作，提出了硫酸分解催化剂的研究开发方向。     

碘硫循环中硫酸相与氢碘酸相的纯化过程

Iodine-sulfur(IS) thermochemical water-splitting cycle is the most promising massive hydrogen production process.To avoid the undesirable side reactions between hydriodic acid(HI) and sulfuric acid(H₂SO₄),it is necessary to purify the two phases formed by the Bunsen reaction.The purification process could be achieved by reverse reaction of the Bunsen reaction.In this study,the purification of the H₂SO₄ and HI Phases was studied.The purification proceeded in both batches and the continuous mode,the influences of operational parameters,including the reaction temperature,the flow rate of nitrogen gas,and the composition of the raw material solutions,on the purification effect,were investigated.Results showed that the purification of the H₂SO₄ phase was dominantly affected by the reaction temperature,and iodine ion in the sulfuric acid phase could be removed completely when the temperature was above 130℃;although,the purification effect of the HI phase improved with increasing of both the flow rate of nitrogen gas and temperature.     

高碘化合物在有机合成中的研究进展

有机高价碘化合物因为其反应条件温和、选择活性好和环境友好且相对廉价易得,受到越来越广泛的关注。由于其反应特性可作为过渡金属催化剂的替代品而被广泛应用到有机合成中。本文对常见的三价碘(Ⅲ)、五价碘(Ⅴ)和手性高碘试剂的基本情况和应用领域进行了介绍,之后对高碘化合物参与的芳烃碳氢键胺化反应以及芳烃的去芳化反应等应用进行了归纳总结。最后对高碘化合物在有机合成中的应用发展进行了展望。     

Experimental study and comparison of thermochemical resorption refrigeration cycle and adsorption refrigeration cycle

The cycle characteristics of thermochemical resorption refrigeration system were investigated, and the experimental comparison between the basic resorption cycle and adsorption cycle was performed. Experimental results showed that the conversion rate during the regeneration phase in the resorption refrigeration cycle was higher than that in the adsorption refrigeration cycle at the same constraining temperatures. However, the conversion rate was lower during the cold production phase in the former cycle than in the latter cycle. Moreover, the reaction plateau temperature in the resorption cycle was lower than that in the adsorption cycle at the same regeneration temperature and heat sink temperature. The thermal capacity of metallic part of reactor has a stronger influence on the system performance for the resorption cycle compared with the adsorption cycle. At a regeneration temperature of 180 °C, heat sink temperature of 25 °C and refrigeration temperature of 10 °C, theoretical results showed the COP of a simple test unit operating on the resorption cycle to be 0.40. The resorption refrigeration technology is more suitable for cold production in some special situations where the presence of liquid is not desirable.     

生物质热化学液化的研究进展

生物质是当时资源紧张和环境恶化情形下重要的洁净可再生资源.通过对生物质的热化学液化可制取液体产品,以作为燃料、精细化学品或化工原料.本文介绍了目前生物质热化学制取液体产品的五种主要技术,并对五种技术进行了简单优劣分析;鉴于各项技术的不足,依据分子煤化学理论,提出了生物质的分子水平研究.     

一种新的氯化钠热化学分解循环

提出了一种新的氯化纳热分解循环,研究了循环中各主要化学反应的适宜条件,并从热力学计算出了循环体系中能量流动过程,用ＴＧ法研究了循环中多相反应的动力学问题,实验和理论证明了该循环具有很大的节能优势,有取代传统电解法的广阔前景。     

Fries重排反应催化剂的研究进展

介绍了甲磺酸型、金属-OTf型、杂多酸型、沸石型及离子液等几类Fries重排反应催化剂的结构和催化性能;评述了这几类催化剂相对于传统催化剂的诸多优点,如用量少、操作简单、反应时间短、催化活性高、选择性强、可再生重复使用、对环境污染少等.展望了新型Fries重排反应催化剂的研究和应用前景.     

Life cycle assessment of ISPRA Mark 9 thermochemical cycle for nuclear hydrogen production

The nuclear energy driven thermochemical cycle is one of the potential water‐splitting processes for producing hydrogen, presumed to be the transportation fuel of the future. A life cycle assessment (LCA) of one such system, which utilizes nuclear energy to drive the ISPRA Mark 9 thermochemical cycle, is presented in this paper. The results of the LCA are presented in terms of the emissions of greenhouse gases (CO₂‐equivalent) and acid gases (SO₂‐equivalent). The contributions of the thermochemical plant to the emissions were determined through the estimation of material and energy requirements for chemical inventory, raw materials consumption and plant fabrication/installation. The greenhouse gas emissions from the system are 2515 g CO₂‐equivalent kg^?1 H₂ produced and acid gas emissions 11.252 g SO₂‐equivalent kg^?1 H₂ produced. A comparison of this hydrogen production route with other routes, including steam reforming of methane and high‐temperature electrolysis, is also presented in the paper. Copyright © 2006 Society of Chemical Industry     

Dehydration through pervaporation from HIx solution (HI-H2O-I2 mixture) using a cation exchange membrane for thermochemical water-splitting iodine-sulfur process

Pervaporation (PV) of water from HIx solution (HI-H₂O-I₂ mixture) using Nafion-117 was evaluated aiming at the application to dehydrate the azeotropic composition in HI decomposition reaction of thermochemical IS process. PV experiment was carried out by using HI solutions of 40–65 wt% and an I₂/HI molar ratio of 0–3 in the feed at the room temperature. The permeation flux decreased with increasing HI weight fraction in the feed. The permeation flux is dependent on the I₂ concentration in the feed having an I₂/HI molar ratio. A long time PV experiment was carried out using I₂/HI molar ratio of 1 (in HI solution of 55.9%) in the feed at room temperature. It is expected that the permeation component in the permeate zone using the PV process was mainly H₂O, and H₂O permeation was constant with increasing operation time.     

热化学复合吸附储热循环的理论及实验

对一种基于固-气可逆化学反应的热化学复合吸附储热循环的储热特性以及能量品位提升性能进行了理论分析,并以MnCl₂/SrCl₂/NH₃作为工质对进行了实验研究。理论分析表明,热化学复合吸附储热循环不仅可以降低外界驱动热源的温度并保证输出热能温度稳定,而且能大幅度地提升输出热能的温度品位。在MnCl₂和SrCl₂都参与放热的实验工况下,获得的储热效率为93.31%。MnCl₂复合吸附剂的总储热密度按单位质量反应盐MnCl₂和单位质量的固化吸附剂计量分别为4393.36和3734.36 kJ·kg^-1;SrCl₂复合吸附剂的总储热密度按单位质量反应盐SrCl₂和单位质量的固化吸附剂计量分别为1947.28和1655.19 kJ·kg^-1。结果表明,热化学储热是一种相当有潜力的储热方式,可为低品位热能的高效回收利用提供强有力的技术支持。