金属催化氨硼烷制氢研究进展

氨硼烷储氢量大,成为储氢材料研究热点。金属催化剂可以显著降低氨硼烷热解温度,提高水解放氢速度,是影响氨硼烷放氢的关键因素。综述了目前所采用或正在研究的催化氨硼烷放氢金属催化剂,如贵金属催化剂、贵金属与非贵金属复合的催化剂、非贵金属催化剂等,比较了各种催化剂的优缺点,总结了近年来金属催化氨硼烷放氢机理的研究结果。对已取得的研究成果进行了评价,并指出其相关发展趋势。     

钌催化硼氢化钠水解制氢的研究

研究了应用于燃料电池的硼氢化钠(NaBH4)水解即时供氢的一种方法.用化学镀法制备的泡沫镍载钌(Ru)作为催化水解NaBH4碱溶液制氢的催化剂,具有稳定高效的活性.这种容易制备的催化剂在多次使用后仍显示了较高的活性.研究了制氢过程中的温度、压力、NaBH4浓度和载Ru量对产氢速率的影响.研究表明:随温度的升高反应速率快速上升;当NaBH4浓度为5%(质量分数,下同)、NaOH浓度为3%、载Ru量为6%时,在25℃常压且催化作用下反应速率可以达到1.906 mL·s-1·g-1.     

氯化盐溶液中氢化燃烧合成MgH_2的水解制氢性能

利用氢化燃烧合成(Hydriding Combustion Synthesis,HCS)制备的镁基氢化物(Mg H2)与氯化盐溶液反应制取氢气。分别比较了Ni Cl2、Mg Cl2、Cu Cl2及Ca Cl2溶液中HCS Mg H2的水解制氢量和转化率,着重研究了Mg Cl2溶液的浓度、温度及球磨预处理时间对HCS Mg H2水解制氢性能的影响规律。研究表明:60 min球磨预处理的HCS Mg H2,在30℃的0.5 mol/L Mg Cl2溶液中,反应30 min制氢量可达1 635 m L/g,转化率可达96%。     

偏硼酸钠对硼氢化钠水解制氢性能的影响

硼氢化钠是一种高比能的储氢材料,其水解理论产氢量达10.8%(质量分数),应用于质子交换膜燃料电池十分理想.着重考察了水解副产物偏硼酸钠溶解度、饱和析晶状态对硼氢化钠水解性能的影响.由于偏硼酸钠溶解度小,在较高浓度硼氢化钠溶液水解的后期会饱和沉淀析出,少量偏硼酸钠沉淀对硼氢化钠水解速度的影响并不大,热分析及X射线粉体衍射结果表明1 mol的NaBO2通常能结合2～4 mol的水,以Na2B2O4·8 H2O和NaBO2·2 H2O形式存在.受NaBO2结晶水的限制,硼氢化钠溶液的产氢量一般不超过7.3%.     

钴催化硼氢化钠水解制氢研究

以CoCl2-Biomass前驱物采用浸渍法,经过不同煅烧温度和煅烧时间.得到了一种新型的Co-AC催化剂.对Co-AC催化剂的结构进行扫描电子显微镜法(SEM),X射线衍射光谱法(XRD)表征发现,Co均匀分布在活性炭表面且以Co(OH)2晶态出现.在自行设计的实验装置上采用单因素实验研究.结果表明:煅烧温度为450...     

助剂对ZnFe2O4氧载体化学链制氢反应性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备不同助剂掺杂改性的ZnFe₂O₄氧载体,探究不同助剂(Sr、Ce、La和Al)对其性能的影响。化学链制氢实验在固定床反应器中进行,结果表明：添加助剂能有效提高氧载体的性能,单位质量氧载体H₂产量从高到低依次为La>Sr>Al>Ce,La改性的ZnFe₂O₄氧载体反应活性最高。结合X射线衍射、H₂-程序升温还原、吸附比表面测试法等表征手段和化学链制氢实验对掺杂助剂La的氧载体物理化学性质作进一步分析,考察不同掺杂质量分数对氧载体反应性能的影响。结果表明：添加质量分数为12%La助剂的ZnFe₂O₄在化学链制氢反应中单位H₂产量最高;La助剂的加入提高了氧载体的比表面积,促进氧空位的形成,加快晶格氧的迁移速率,有利于化学链制氢反应。     

Na3Zr2Si2PO12固态电解质研究进展

钠离子电池具有资源丰富、能量密度高等优点,使用固态电解质的固态钠电池兼具高安全性成为研究热点。固态电解质是超离子导体,是固态电池关键材料。Na₃Zr₂Si₂PO₁₂是钠超离子导体（NASICON）中最具代表性的固态电解质材料。总结了Na₃Zr₂Si₂PO₁₂材料的结构、离子传输机制及其相互关系,旨在从机理上理解Na₃Zr₂Si₂PO₁₂固态电解质中钠离子传输性能;总结了主要制备方法,指出了不同方法的优缺点;在提升离子电导率方面,对合成工艺、掺杂、界面因素进行了总结,力求归纳和探索合成高性能钠离子固态电解质的途径。     

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。     

花状微球NiO/La2O3催化剂上乙醇水蒸气重整制氢测试

用水热法制备微米尺寸La2O3花状微球粉体,并通过浸渍/热分解法在该粉体上载入纳米尺寸的NiO,制得催化剂NiO/La2O3.利用XRD、SEM、BET对催化剂的结构进行了表征.采用石英砂混和催化剂,组装固定床反应器对催化剂的性能进行测试.装载0.7～1.0g催化剂,液体处理量0.05 mL/min.结果表明,该方法合成的NiO/La2O3催化剂对低温乙醇水蒸气重整反应表现出较高的活性和高的H2产率,同时该催化剂使用寿命达到1 000h,反复起动重复测试13次后,表现出了高稳定性和循环启动性.     

燃料电池甲醇重整制氢研究进展

阐述了燃料电池中甲醇重整制氢的现实意义,对甲醇重整催化剂和重整器的研制与开发进行了综述.评述了甲醇分解、甲醇水蒸气重整和甲醇氧化重整催化剂的研究情况.根据燃料电池上甲醇重整器的技术要求,介绍了用于甲醇重整制氢的管式、板式和微反应器.开发高效催化剂和研制低温快速启动、自供热的小型甲醇重整器是实现甲醇重整制氢用于燃料电池的研究方向.     

以Fe-N/C为阴极催化剂的Al-H2O2半燃料电池

以铝合金为阳极,Fe-N/C为阴极组装了金属过氧化氢半燃料电池,研究了H2O2浓度、KOH浓度、电解液流速及测试温度对电池性能的影响。结果表明,过氧化氢浓度为0.6 mol/L、KOH浓度为3 mol/L、电解液流速为80 mL/min时电池的开路电压为1.3 V,最大功率密度达到51 mW/cm2。恒电流放电表明电池在碱性溶液中稳定性良好。     

硼氢化钠水解给PEMFC供氢的研究

硼氢化钠因具有较高的理论储氢密度(10.7%)、可长期稳定储存、水解过程温和,并且规模可以根据用户需要而调整、全过程环境友好等优点,其水解制氢可作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)供电系统的在线氢源,是近年来被广泛关注的制氢技术.使用自制的水解制氢催化剂及制氢装置,研究了硼氢化钠水解氢气对PEMFC单电池以及电堆性能的影响,发现在试验条件下该制氢装置给小功率(<60W)PEMFC供氢时,电池性能与气瓶供氢时基本相同;而给较大功率(如500 W)PEMFC供氢时,电池逐渐被毒化,性能远低于使用纯氢时且性能不可恢复.     

燃料电池的氢源技术--乙醇重整制氢研究进展

对燃料电池的氢源技术之一--乙醇重整制氢的相关研究进行了综述.首先,对乙醇重整制氢在燃料电池氢源中所处的地位和占有的优势进行了分析,总结了乙醇重整制氢的反应机理,系统地归纳了国内外对乙醇重整制氢催化剂、乙醇氢分离膜及相关材料的研究进展,并对目前两种乙醇重整质子交换膜燃料电池系统的研究进行了对比分析.同时,对乙醇重整燃料电池系统存在的问题进行了初步探讨,展望了乙醇燃料电池的发展前景.     

燃料电池上甲醇水蒸气重整制氢研究进展

介绍了燃料电池电动车的研究与发展,评述了在燃料电池上甲醇水蒸气重整制氢的现实意义.重点讨论了甲醇水蒸气重整制氢催化剂体系:铜系催化剂和贵金属系催化剂.详细介绍了铜系催化剂的开发研究现状,铜系催化剂的活性组分,以及制备工艺、活化条件、反应状况和催化剂的物理结构等因素对铜系催化剂性能的影响.阐述了贵金属催化剂的研究现状以及甲醇水蒸气重整制氢新型催化剂的开发.评述了甲醇水蒸气重整制氢的反应机理和反应动力学的研究现状.     

泡沫镍载钌催化剂硼氢化钠水解制氢性能研究

针对硼氢化钠粉末状制氢催化剂易流失、物料传输难、反应产物易覆盖、催化剂利用率低的问题,采用化学镀制备了泡沫镍负载的Ru催化剂,借助扫描电子显微镜(SEM)、能量散射光谱(EDS)、X射线光电子光谱法(XPS)等技术分析了泡沫镍载Ru催化剂使用前后的微观形貌结构与表面元素组分,研究了镀液浓度、镀液温度、硼氢化钠反应液温度对催化剂的催化制氢活性的影响,剖析了催化剂循环使用过程中活性衰减的原因。结果表明:泡沫镍载体的使用提高了Ru催化剂的催化活性,有效地改善了NaBH_4水解制氢体系中反应物和产物的物料传输,催化反应的活化能为40.8kJ/mol。循环使用20次后,催化剂的催化活性仍为初次活性的76.3%,显示了良好的催化稳定性。     

Co基合金催化NH_3BH_3/LiBH_4水解制氢性能的研究

使用Na BH_4还原金属盐制备非晶态纳米合金Co-Ni-W-B催化剂,改进NH_3BH_3/Li BH_4复合体系的室温水解放氢性能。使用物理吸附仪、XRD、SEM等对合金催化剂进行了表征。实验表明,通过Co-Ni-W-B的催化,NH_3BH_3/Li BH_4复合体系于室温条件下在10 min内完成放氢。当进一步加入Ni Cl_2,可使该体系在6 min内完成放氢。实验研究了复合催化剂的循环催化性能,并利用质谱仪对复合体系的催化放氢产物进行了检测,发现产物中只有氢气存在,可直接为燃料电池供氢。     

加压O2/CO2气氛下煤粉着火特性的实验研究

研究了加压O2/CO2气氛下压力、氧浓度、煤焦结构和煤种等因素对大同烟煤和神火无烟煤着火特性的影响,并采用可燃性指数和综合燃烧特性指数评价不同压力下煤的着火和燃烧特性。加压热重实验结果表明,压力从0.1MPa升高至2MPa,着火温度先降低后升高,在1MPa下着火温度最低,燃烧特性最佳。在常压和加压条件下,提高氧浓度均可加快煤的着火。在常压下,随氧浓度提高,着火温度下降的幅度较小,但在加压时,较高氧浓度会改变着火模式,着火温度降低明显。扫描电镜分析显示加压促进煤在脱挥发分过程的破碎,提高碳氧反应速率,降低着火温度。煤的着火与煤种有关,挥发分含量较高的煤,其着火越容易。结果反映了加压富氧燃烧比常压富氧燃烧更有优越性。     

Li2O·Al2O3·SiO2复相陶瓷的研制

以石英砂、氧化铝为主要原料,聚乙烯醇(PVA)为粘结剂,掺杂Li2CO3制备了锂辉石陶瓷。通过TG-DSC、XRD、SEM研究了样品的烧结制度、物相组成和显微结构,并测定了样品的体积密度和力学性能。结果表明:Li2CO3含量为10%时,在1 150℃烧结温度下,锂辉石固溶体的晶相含量高,主晶相为Li2O.Al2O.34SiO2,体积密度为2.18 g/cm3,抗压强度为586 MPa,其结构均匀致密且力学性能最优。     

化学氢化物催化水解供氢技术

化学氢化物在储氢容量上具有其他材料无法比拟的优势(如NaBH4的储氢容量的质量分数为10.8%),且通过简单的水解反应即可放出氢气。以NaBH4为代表的化学氢化物催化水解制氢技术因其储氢量高、反应可控且条件温和成为研究热点。综述了化学氢化物催化水解制氢的研究进展,着重介绍了催化剂的研究进展。化学氢化物水解制氢可以用作燃料电池和其它备用电源的燃料氢源。     

甲醇水蒸汽重整制氢的研究进展

评述了燃料电池上甲醇水蒸汽重整制氢的现实意义。介绍了目前甲醇水蒸汽重整制氢催化剂 ,反应动力学和重整富氢气体中CO除去的研究现状