电解水煤浆制氢技术研究进展

电解水煤浆制氢在能源消耗与产氢效率上都更优于电解水过程,并且在电解过程中可以同时达到对矿石能源净化的目的,是一种十分值得推广与发展的产氢新技术。本文在综述电解水煤浆技术现状及特点的基础上,阐述了电解水煤浆制氢技术的原理,并以此为理论基础概述了反应温度、电解质种类、样品预处理对电解水煤浆制氢的影响,综述了国内外电解水煤浆电极材料的研究进展,并对电解水煤浆技术的发展现状和存在的不足进行了分析与展望。指出电解水煤浆技术发展的重点方向为：降低电解水煤浆过程中的能量消耗,多使用可再生能源;深入研究反应机理,提高产氢效率,实现化学能与电能耦合向氢能的转变;改善电极的稳定性和耐腐蚀性,使电极更加耐久并降低电极成本;通过研究新型催化电极与催化剂来提高反应的效率。     

一锅水热-浸渍法制备Pd-Fe/SiO2催化剂及其蒽醌加氢性能增强

以正硅酸乙酯为硅源,Pluronic三嵌段共聚物P123或四丙基氢氧化铵（TPAOH）为结构调节剂,采用一锅温和水热法成功地合成了Fe-修饰的SiO₂;并以其为载体,采用等体积浸渍法制备了负载型0.3% Pd-3% Fe/SiO₂催化剂。采用XRD、N₂吸附-脱附、CO脉冲吸附法、微型浆态床反应器和高效液相色谱对产物的物相结构、织构性质和2-乙基蒽醌加氢性能进行了表征和测试。结果表明,该催化剂具有较规整的孔道、较窄的孔径分布和适中的比表面积;在蒽醌加氢反应中,该催化剂的氢化效率可达13.1g/L、选择性可达66.1%,并且反应4h时的氢化效率仍高达11g/L。相比之下,典型的工业Pd-催化剂反应1.5h后便因副反应过多而无法进行,且氢化效率仅有5.4g/L,选择性仅有26.2%。研究还发现,以P123为结构调节剂时,掺杂Fe可以提高催化剂的选择性;而以TPAOH为结构调节剂时,掺杂Fe可以同时显著地改善催化剂的活性和选择性。     

阳离子型超支化聚丙烯酰胺的合成与反应中影响产物黏度因素的探讨

以季戊四醇为支化剂,按一定的比例加入丙烯酰胺(AM)并加入阳离子单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)增加其阳离子性,合成了具有阳离子性的超支化聚丙烯酰胺。对产物进行了红外光谱(FTIR)分析,并使用旋转粘度计和一定计算测得了聚合物的增比黏度。而后探讨了反应温度、反应时间和引发剂用量对产物粘度的影响。     

运用空腔效应选择煤衍生油提酚萃取剂

为缩小煤衍生油提酚萃取剂的筛选范围,减少试验次数,对富含酚类化合物的典型煤衍生油进行单体酚分析及中性油组分的定性分析,运用空腔效应和键能数据相结合的方法在众多有机溶剂中进行煤衍生油提酚萃取剂的筛选,通过计算得出萃取过程中消耗的能量,缩小筛选范围。结果表明,典型煤衍生油酚油馏分中酚类化合物主要以苯酚和甲酚等低级酚为主,中性油主要以茚和萘等单环或双环芳烃为主。烷烃和芳香烃类的惰性溶剂萃取时消耗能量-2~1 k J/mol,不适合作为煤衍生油提酚萃取剂。而醇类、羧酸类、醚类、酮类、胺类等与酚类化合物分子间存在氢键的溶剂萃取时消耗能量-80~20 k J/mol,初步筛选适合作为煤衍生油提酚萃取剂。醇类和羧酸类等分子内存在氢键的溶剂比醚类、酮类和胺类等分子间只存在范德华键的溶剂在萃取过程中需消耗更多的能量。     

A systematic generation of reactor designs: I. Isothermal conditions

A new method is proposed for systematic generation of conceptual design of reactor networks. Given feed compositions and a kinetic model, the objective is to find the optimal mixing structure and feed distribution. The method aims at finding the optimal sequence and sizes of ideal reactors and the optimal addition of extra feed streams along the reactor path. The total reaction time is calculated so as to maximize the space time yield subject to a minimum yield of the key product component. The method does not have any limitations with respect to the number of components or reactions. A new model formulation is proposed that comprises both CSTR and PFR model equations and the design problem is formulated as an optimal control problem. In this paper, only isothermal conditions are considered.     

煤一步制氢的影响因素分析

将煤简化为纯碳,采用Aspen软件,对煤一步制氢工艺中不同温度、压力及不同进料比等工况进行了计算,分析了温度、压力及不同进料比对最终产物的影响。结果表明,直接制氢适宜的气化温度为923～973 K;在水蒸气分压力不变的条件下增加气化压力将导致气体产物量减少,但增加水蒸气分压力(气化压力随之增加),气体产物量将增加;吸收剂有一个最佳的量;温度对直接制氢的影响大于压力,而压力对甲烷的含量有重要影响。     

Pt/TiO_2光催化制氢的初步研究

对无氧条件下Pt/TiO_2光催化重整甲醇制氢的基本步骤进行简化,在同一体系中进行了光催化剂的合成和光催化制氢的两步反应。基于正交设计法对该复杂体系进行了分析,得到Pt载量、甲醇/水体积、灯距、前反应时间这4种影响因素的3个不同水平对放氢速率的影响。确定了最佳实验条件为Pt载量0.5％(mol)、甲醇/水体积比5:1、灯距12 cm、前反应时间3h。分析结果表明,Pt载量对放氢速率的影响最大。实验获得的最高放氢速率为5.84 ml·h~(-1)·g~(-1)。     

利用厌氧折流反应系统进行有机废水发酵制氢

以厌氧折流形式的发酵生物制氢反应器进行了连续流有机废水发酵产氢试验研究。反应器由有机玻璃制成,三格室,单格有效容积9.16L。以好氧生物处理系统剩余污泥为种泥,在容积负荷为8.89kg COD·(m~3·d)~(-1),水力停留时间为13.5 h,温度(35±1)℃等条件下,系统启动运行25 d后达到稳定运行状态。系统稳定运行时,总产气量和产氢量分别稳定在59.0 L·d~(-1)和32.0 L·d~(-1)左右。其中,第一格室、第二格室和第三格室的平均产气量及其氢含量分别为14 L·d~(-1)、25 L·d~(-1)、20 L·d~(-1)和50％、60％、50％。系统污泥的比产氢速率为76.64 L·(kg VSS·d)~(-1)。与同类生物制氢反应器相比,厌氧折流发酵生物制氢反应器具有结构简单、运行稳定、操作灵活、容积利用率高、生物持有量高以及运行费用较低等优点,在发酵生物制氢技术领域有很好的开发前景。     

双壁碳纳米管与定向碳纳米管的储氢性能比较研究

引言氢能以其清洁、高效等优势,被公认为解决能源危机和环境污染日益严重问题的最有前途的可再生二次能源之一。氢气安全、高效的储存和运输已成为氢能利用体系中的瓶颈问题。氢的液态和高压气态储存安全性差、能耗高。金属氢化物储氢的单·位质量的储氢能力较低,储氢过程中合金的活化、     

氢能——我国未来的清洁能源

首先介绍了氢能的诸多优点,例如资源丰富、来源多样性、可再生性和可储存性等,特别指出氢的可储存性使其具有和电、热不同的能源载体的用途。进而就我国能源资源情况、能源安全、环境要求以及经济可持续发展的角度说明我国发展氢能的必要性。说明发展氢能燃料电池汽车、分散供电、供热都将是我国经济持续发展的新的增长点。当前,各国制定氢能发展规划,加大发展氢能的力度,出现氢能国际化的苗头。对此,作者建议应根据我国国情特点,制定我国的氢能发展计划和目标,同时,积极参与氢能国际化活动,为我国的可持续发展争取条件。