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。     

焙烧温度对球状Ni-Al纳米催化剂结构及生物质催化热解的影响研究

采用水热法制备三维Ni-Al纳米结构催化剂,并利用多种表征手段和稻壳催化热解实验研究焙烧温度（500~800 ℃）对催化剂的整体结构及催化性能的影响。结果表明：催化剂为球状结构,活性位点分布均匀,焙烧温度对材料结构有显著影响,800 ℃焙烧条件下球状结构有向内塌陷的趋势。相较于无催化条件下的稻壳热解产物,催化热解后焦油产率明显减小,产气量大幅提高。500 ℃焙烧制备的Ni-Al催化剂作用条件下,稻壳热解气体产物中H₂/CO最大可达2.66,600 ℃焙烧条件下可获得最大合成气产量737 mL/g,而700 ℃焙烧条件下可获得最低的焦油产率（13.5%）。材料表征发现,反应后的催化剂仍具有稳定的球状结构与活化性能。     

烘焙提升纤维素类生物质热解气化性能的研究进展

生物质作为唯一含碳的可再生能源受到广泛关注。由于生物质具有含水率高、氧含量高、热值低等特性,在生物质热解气化中存在热转化效率低、焦油含量高、产品气热值低等问题。烘焙预处理对于改善生物质原料特性和提升热解气化性能具有积极的影响。本文阐述了烘焙预处理技术对于纤维素类生物质原料的疏水性、可磨性、元素组成、能量密度以及热解气化中产生的产品气组分、焦油组分、产品气热值等方面的影响。原料经烘焙预处理后疏水性、可磨性增强,热值增加,提升了原料品质。同时,经烘焙预处理的纤维素类生物质原料可明显提高热解气化性能,产品气中可燃气体组分含量、产量以及热值得到提升,焦油含量明显下降,提高了热解气化的产品气燃烧性能和利用品质。下一步应开展烘焙与热解气化耦合工艺及应用模式研究,提高生物质热解气化的整体经济性和产品附加值。     

Ni、Fe负载CaO催化剂作用下生物油模化物水蒸气催化重整制氢研究

采用浸渍法制备Ni/CaO、Fe/CaO、Ni-Fe/CaO催化剂,用于生物油模化物乙酸水蒸气催化重整反应.对反应前后催化剂进行BET、H2-TPR、CO2-TPD、XRD等表征.通过比较3种催化剂重整反应性能得出Ni/CaO催化剂具有最佳性能.进一步研究在Ni/CaO催化剂参与下反应温度、水碳比(S/C)、液时空速(...     

多级结构Ni-Zn纳米棒催化稻壳热解制备高品质合成气

以多级结构一维Ni-Zn纳米棒为催化剂,在固定床装置上对生物质稻壳进行催化热解实验,并对裂解产物及其成分进行分析。重点考察了催化反应温度对热解气体产物及液相产物的影响。研究表明,一维Ni-Zn纳米棒显著提高了催化活性中心Ni的分散度和稳定性,其中Ni纳米粒子尺寸约为11 nm。随着催化温度的升高,焦油产率减少,产气量明显升高,而气体中H_2/CO摩尔比则在催化温度为600℃时达最大值。在优化实验条件下,Ni-Zn催化剂能够显著促进焦油的深度裂解和气体组分调整,有效提高了合成气品质。     

Mo/ZSM-5催化作用下生物质快速热解制生物油实验研究

采用等体积浸渍法制备Mo/ZSM-5催化剂,并应用于生物质快速热解制备生物油。采用Py-GC/MS装置,重点研究了Mo负载量、反应温度、反应时间和催化剂与木粉质量比等参数对生物油产率和组成的影响规律。实验结果表明,与纯木粉热解相比较,ZSM-5和Mo/ZSM-5催化作用下生物油的产率大幅提高;在反应温度为600℃、反应时间为25 s、催化剂与木粉质量比为10/1的条件下,10Mo/ZSM-5催化作用下生物油中芳香烃类化合物的产率和相对含量达到最大值。根据生物油产率和组成的变化,可以得出Mo负载的ZSM-5催化剂强化促进酸类、醛酮类等含氧化合物转化为芳香烃类化合物,有效实现了生物质热解生物油品质的提升。     

Ni/Al2O3催化剂作用下乙酸水蒸气催化重整制氢研究

采用浸渍法制备Ni/Al₂O₃催化剂,并利用BET、XRD、GC-MS、TG等对反应前后催化剂及液态产物进行了表征。采用固定床反应器考察了Ni/Al₂O₃催化剂作用下乙酸水蒸气重整制氢的反应性能,研究了反应温度、水碳比、CaO吸收剂等因素对气体组分体积分数变化以及氢气收率的影响。结果表明,在重整反应温度为600℃、水碳比为5的条件下,氢气体积分数可达92.9%,其收率为97.9%;添加CaO吸收剂后,氢气体积分数增加了6.1%,但其收率下降15%。反应后催化剂的XRD和TG表征结果表明,CaO吸收剂的加入抑制了催化剂表面消碳反应的进行,进而造成Ni/Al₂O₃催化剂作用下氢气收率的下降。