固体氧化物直接碳燃料电池新型阳极研究进展

固体氧化物直接碳燃料电池采用固体氧化物作为电解质, 能够将碳燃料的化学能直接转化为电能, 具有效率高、燃料适应性广、利于CO₂捕集等优点, 在能源与环境问题日益突出的现实条件下展现出广阔的应用前景。固体氧化物直接碳燃料电池中的关键问题在于研发合适的碳燃料转化阳极, 以满足反应催化、物质输运以及杂质耐受等要求。本文系统地总结并分析了多孔固体阳极、熔融碳酸盐阳极和液态金属阳极三类直接燃料电池阳极的结构特性、工作原理、材料特性等, 特别关注了以液态金属作为阳极的直接碳燃料电池, 分析了该类电极的优势, 探讨了未来固体氧化物直接碳燃料电池阳极的发展方向。     

煤气化费托合成/电联产系统建模及热力学分析

建立包括分布参数F-T合成反应器模型、考虑燃料气热值的燃气轮机模型及其他能够体现内部关键参数耦合关系的系统级单元子模型,并用于研究集成联产系统的整体热力学性能.首先,对合成气H2/CO、表观气速对F-T合成反应器合成气转化率和F-T合成尾气组成影响分析,结果表明F-T合成尾气存在CO/H2提高、CO2增浓的特点.综合考...     

耦合环形炭分离器的煤化学链燃烧热态实验

在煤化学链燃烧过程中,煤焦颗粒易被载氧体颗粒流携带进入空气反应器,导致系统碳捕集效率降低.针对煤焦与载氧体二元颗粒分离问题,提出了环形炭分离器与燃料反应器耦合设计,搭建并运行了耦合环形炭分离器的煤化学链燃烧热态实验系统.实验结果表明,反应器实现了稳定且循环量可控的高温固体循环、合理的压差平衡、稳定的温度分布以及稳定连续的给煤运行.基于环形炭分离器的分离作用,可有效避免煤焦进入空气反应器,其出口CO_2体积分数低至0.75%左右(环形区域气速为1.4 m/s),进而提高系统碳捕集效率.     

加入CH4促进SNCR过程的计算与机理分析

分析加入CH4对选择性非催化还原（SNCR）方法脱除烟气中NOx的影响,并利用CHEMIKIN软件对其反应过程进行了计算。计算结果表明,加入适量CH4可以降低SNCR有效反应温度,提高NO脱除效率,加快反应速率,缩短反应停留时间,从而对SNCR脱除NOx的过程起到促进作用。此外,依据计算结果对其反应机理进行了解释和分析。     

对用烃类和氨为还原剂的脱硝技术的计算分析

采用Chemkin 4．0软件包中基状流反应器和Miller等人的化学动力学模型,对再燃、先进再燃、选择性非催化还原（SNCR）以及加入烃类的SNCR反应的原理进行了模拟计算和比较分析,研究了不同反应温度、再燃燃料比和停留时间对脱硝效率的影响。计算结果表明,先进再燃引入氨基还原剂,可以拓宽脱硝的有效温度区间,加快反应速率,提高脱硝效率约20％,优于常规再燃技术;SNCR反应中加入很少量烃类（烃／NO〈1）可以增加其有效的脱硝温度范围,加快脱硝反应速率,使完成脱硝反应所需时间缩短一半,在较低的反应温度下达到较高的脱硝效率;而先进再燃达到相当的脱硝率则需要消耗超过15％的再燃燃料。     

百千瓦级天然气制氢质子交换膜燃料电池热电联产系统稳态特性模拟分析

依托Aspen Plus平台建立了百千瓦级质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)热电联产系统模型,该模型由燃料处理单元、热回收单元与PEMFC单元构成。燃料处理单元关键设备模型依据反应动力学参数搭建,PEMFC电堆采用Aspen Custom Modeler自定义模型。验证了关键设备模型的准确性,并分析了稳态条件下设备运行参数对系统性能的影响,结果表明：在以电定热运行模式下,可适当减少燃烧天然气进料或者降低重整原料水碳比,以提高系统的电效率与(火用)效率。此外,可调节变压吸附(pressure swing adsorption,PSA)至PEMFC管路阀门,增大电堆阳极进气压力以提高发电量,但不建议增大电堆阴极进气压力,这会导致系统辅助设备耗电量上升、净电效率下降。以热定电时,可采取相反的调节方式,降低燃烧烟气与PEMFC尾气的排放温度,提高系统热效率。研究结果可为调整PEMFC热电联产系统工作参数以实现热电输出合理配比提供参考。     

增压流化床联合循环商业示范电站变工况性能的研究

主要研究100MWe等级的PFBC商业示范电站偏离设计工况点和变工况运行的稳态性能，包括流化床锅炉内部变量在内的主要参数改变对电站性能的影响，蒸汽和燃汽部分对发电的分别贡献和相互匹配协调，以及负荷变化时预测系统能够达到的出力。     

化学链燃烧的研究现状及进展

化学链燃烧具有高效、二氧化碳内分离和低NOx等特点，已受到较多关注。介绍了化学链燃烧方式的基本概念，概括分析了它的主要特点，对化学链燃烧系统中具有重要作用的载氧剂的研究现状进行了详细的分析，并对有关化学链燃烧系统设计、试验以及与其它系统耦合方面的进展进行了描述，最后对化学链燃烧发展方向进行了展望。图4表3参14     

15MWe PFBC-CC中试机组增压流化床锅炉的设计及试运行结果

对贾汪发电厂的增压流化床锅炉作了简要介绍，包括锅炉的主要设计参数、总体布置型式、负荷调节方式、各主要受热面的结构型式等。对试运行结果进行了指导，主要包括试运行过程中的炉膛温度分布、底渣及飞灰的含碳量、锅炉燃烧效率、脱硫效率及锅炉负荷变化特性等，并与设计参数及理化计算结果进行了比较分析。     

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。