生物油水蒸气催化重整制氢研究进展

氢气作为重要的清洁能源和化工原料,目前主要来源于化石燃料,而生物质经快速热解制得生物油用于水蒸气催化重整制氢被认为是一种高效、环保、经济的可再生能源制氢途径。本文首先综述了近年来生物油水蒸气催化重整制氢相关反应原料;然后重点讨论了生物油水蒸气催化重整反应催化剂研究近况;总结了生物油水蒸气重整反应机理与动力学分析;最后列举了重整反应器等方面的研究进展。相比于生物油,生物油模型化合物因结构简单、转化率与氢气收率高,得到广泛研究;以Ni为代表的活性金属组分催化活性高,金属间协同作用强;不同类型的载体可增强催化剂的稳定性,碱性载体还可吸收CO₂、提高催化剂抗积炭、防烧结等方面的性能;不同结构的反应器在性能方面表现各异,主要以固定床反应器为主。研制高活性、稳定性强的催化剂,提高重整反应的循环稳定性,并总结最符合动力学规律的反应机理,以及研发高效的反应器是今后生物油水蒸气催化重整制氢研究的重点。     

生物油蒸汽催化重整制氢研究进展

氢气是目前最理想的高热值清洁能源之一,以生物油为原料重整制备氢气是一种很有前途的制氢途径。本文主要介绍了生物油水蒸气催化重整制氢反应机理,指出重整生物油制氢过程中积碳是造成催化剂失活的主要原因,也是制约生物油重整制氢工业化的最大障碍,研究生物油水蒸气催化重整过程金属催化剂的积碳失活机理及开发抗积碳、高活性、长寿命的催化剂成为当前及今后研究的重要方向。     

生物油催化重整制氢研究进展

随着各国新能源行业的兴起,氢能成为最具发展潜力的可再生能源。利用生物油进行催化重整是一种优良、高效的制氢方法,同时拓宽了生物油高值化利用的途径。本文对近年来该领域内的相关研究进行综述,重点介绍了原料对重整反应的影响（不同来源生物油及其模化物）、催化剂特性对重整反应的影响（负载贵金属与非贵金属）以及操作条件对重整反应的影响,对新兴的微波催化重整技术进行了简要介绍,并针对目前该领域所面临的困难提出了一些展望及发展方向,为生物油催化重整制氢提供重要理论依据。     

生物油水蒸气催化重整制氢研究进展

生物油催化重整制氢是生物质转化为高品位能源的主要发展方向之一,引起了国内外的广泛关注。本文主要介绍了国内外生物油制取氢气的工艺、催化剂制备等技术。作者建议开发生物油流化床催化重整制氢技术和开发高效耐磨催化剂等,从而降低生物油制氢的成本。     

甲醇水蒸气催化重整制氢技术研究进展

针对甲醇水蒸气催化重整制氢的应用背景,综述了甲醇水蒸气重整制氢的反应机理和动力学,对用于该反应的催化剂进行了总结分类,阐述了催化剂制备和反应阶段相关因素对催化剂特性的影响。在此基础上,指出甲醇水蒸气重整制氢技术研究与应用存在的问题与瓶颈,并对两种创新的研究--太阳能驱动的甲醇水蒸气重整制氢技术和甲醇重整制氢微通道反应器的开发技术进行了总结展望。     

水相生物油原位汽化-催化重整制氢工艺优化

为了“碳达峰,碳中和”的目标,开发以可再生能源为主体的绿色制氢技术势在必行。基于原位汽化策略,本文在自主研发的固定床/流化床催化重整一体式反应装置上开展水相生物油催化重整制氢对比实验。结果发现,在经原位汽化改进后的催化重整制氢工艺中,流化床内水相生物油转化效率（95%左右）明显高于固定床（80%左右）,两种反应体系中的H₂选择性均能100%保持较长时间稳定,但在反应进行到100min左右时,固定床反应体系中出现了明显的催化剂积炭失活现象,而流化床体系中催化剂始终保持较高活性,未发现积炭生成。从反应后液相产物分析可以发现,流化床反应体系中水相生物油各组分接近完全转化,而固定床反应体系中除有少量乙酸和苯酚残留外,还有少量酮类物质产生（丙酮等）。因此,原位汽化策略可以有效促进水相生物油催化重整制氢过程,结合流化床中催化剂的流化效果,将极大促进生物质-生物油-氢气的产业链推广进程。     

固定床生物油气化反应数学模拟

生物油气化对提高生物质能利用和保护环境具有重要意义。生物油气化选择乙酸、丙酮、丙三醇、苯酚、糠醛组成的混合物作为生物油模型物,在固定床圆柱形管式反应器进行气化模拟,用吉布斯自由能最小化法对其水蒸气催化重整制氢过程进行热力学分析。应用热动力学方程和质量平衡原理推算反应器模型,估算了反应热力学参数,通过Aspen Plus中的Gibbs反应器模拟生物油在不同温度下产物的平衡组成,计算出化学平衡体系的摩尔定压热容,利用Runge-Kutta法结合Matlab软件进行求解得出催化剂床层气化转化率;考察了反应温度对平衡时气体产物的影响。在固定床圆柱形管式反应器进行气化模拟实验,得出不同反应温度时反应产物气体产率和生物油气化反应较佳反应温度,通过比较得出实验结果与模拟计算值较一致。     

燃料电池中二甲醚重整制氢的研究进展

在简要介绍燃料电池电动车研究与发展的基础上,评述了在燃料电池上二甲醚重整制氢的现实意义.对比介绍了二甲醚制氢的2种方法二甲醚水蒸气重整和自热重整.二甲醚重整是车载燃料电池较为理想的氢源,其中选择合适的催化剂又是制氢反应的关键问题.综述了应用于二甲醚制氢反应的常用催化剂,包括这些催化剂的催化性能、反应条件、反应产物等,并对二甲醚制氢的催化机理和动力学分析进行了概述.最后展望了二甲醚制氢的重整反应器及研究工作的发展方向.     

Ni-Fe/HZSM-5水蒸汽催化重整间甲酚制氢研究

采用共沉淀法制备Ni/HZSM-5、Ni-Fe/HZSM-5、Fe/HZSM-5催化剂,以XRD、BET、SEM为测试方法对其进行表征。在固定床反应器上,以间甲酚为生物油模型物进行水蒸汽催化重整制氢实验,考察了催化剂、反应温度、反应时间、水碳比对水蒸汽催化重整间甲酚制氢的影响。实验结果表明,反应温度650℃,反应时间120 min,水碳比8,使用Ni-Fe/HZSM-5催化剂时氢气产率达到最大,为54%。     

生物质碳基催化剂催化重整焦油

生物质热利用过程中产生的焦油极易造成管路腐蚀堵塞,是当前亟待解决的关键问题。焦油的催化重整制氢是一种有效的生物质高值化利用技术。以常压气化炉运行过程中产生的焦油为研究对象,利用杏壳制备催化剂炭载体,并负载催化金属以制备重整焦油用碳基催化剂;使用制备的碳基催化剂开展焦油水蒸气催化重整实验,并对比了不同负载金属的催化效果。结果表明：当采用单金属催化剂对焦油进行催化重整时,最佳工况为800℃、通入水蒸气与焦油质量比为3、焦油与催化剂质量比为2时,氢气产量高达91.52 g H₂ (每1 kg焦油),焦油转化率为93.30%。Ni-Co/C复合催化剂表现出比单金属催化剂更强的活性。