硫碘循环制氢中Bunsen副反应的热力学模拟研究

利用热力学模拟计算软件FactSage来模拟溶液组分构成、温度和压力对Bunsen副反应的影响。模拟结果表明:增加碘量、水量和提高压力均能同时抑制H_2SO_4相溶液和HI_x相溶液中副反应的发生。对于H_2SO_4相溶液,增大HI量会促进副反应的发生,H_2SO_4相溶液主要发生的副反应为S和SO_2形成副反应。对于HI_x相溶液,增大H_2SO_4量会促进副反应的发生,HI_x相溶液中3种副反应均发生,但SO_2和S形成副反应相比H_2S形成副反应占据主导地位。常压下,T≤360 K时,控制反应物比例能保证副反应基本不发生。     

不同前体制备Ni催化剂及其在硫碘制氢中催化分解HI的性能

硫碘制氢是目前最有潜力的大规模低成本制氢方法之一。HI催化分解是硫碘制氢的关键步骤。本文采用4种具有代表性的镍盐前体--硝酸镍[Ni（NO₃）₂]、乙酸镍[Ni（CH₃COO）₂]和两种有机金属络合镍（乙酰丙酮镍[Ni（acac）₂]和亚硝酸三乙二胺合镍（[Ni（en₃）]（NO₂）₂）制备Ni催化剂,考察了不同镍盐前体对制备的Ni催化剂特性的影响规律以及Ni催化剂在HI催化分解中的性能。采用了BET、XRD和TEM等分析测试技术对制备的Ni催化剂进行了表征。研究结果表明,镍盐前体对制备的Ni催化剂的分散度、催化活性以及催化稳定性有重要的影响。以Ni（NO₃）₂和[Ni（en₃）]（NO₂）₂为前体制备的Ni催化剂具有良好的Ni金属分散度,Ni颗粒分散均匀且尺寸较小。由于高温和强腐蚀的反应环境（HI-I₂-H₂O体系）,Ni催化剂经过反应都会出现不同程度的失活。以[Ni（en₃）]（NO₂）₂为前体制备的Ni催化剂表现出最好的催化活性和稳定性,有望成为未来大规模硫碘制氢系统中HI分解的催化剂。