甲烷在活性炭上的吸附平衡研究

以吸附式天然气(ANG)的工程应用为目的,展开甲烷在活性炭上吸附平衡研究。首先,在温度区间-10℃~40℃、压力范围0~8MPa,测试甲烷在比表面积为1916m2/g SAC-02活性炭上的吸附平衡数据,并在不同压力区域比较DA方程、Toth方程和Ono-Kondo方程的预测精度。其次,选用Clausius-Clapeyron方程,分别通过过剩吸附量和绝对吸附量的等量线标绘以及DA方程计算甲烷在活性炭上的等量吸附热。结果表明,平衡压力高于1MPa时,Toth方程和DA方程预测结果累计误差的平均值分别为0.3%和0.5%;过剩吸附量和绝对吸附量标绘、DA方程确定的等量吸附热为17.31k J/mol~20.24k J/mol、16.49k J/mol~18.81k J/mol、15.29k J/mol~21.58k J/mol,但DA方程计算值随温度变化。ANG工程应用可选择Toth方程和DA方程用于模型分析和等量吸附热计算。     

超流氦蒸发焓计算方法的对比分析

为准确计算超流氦蒸发焓,比较了Watson方程、WVK方程、FL方程、TS方程、H.W.Xiang方程以及Somayajulu方程的适用性,并对系统参数作了回归分析.结果表明,Watson方程、FL方程、6参数TS方程、H.W.Xiang方程和Somayajulu方程具有较高的计算精度.     

氢在YK-1活性炭上的吸附平衡

运用容积法在温度区间113—293 K、压力范围0—12.5 MPa测定氢在椰壳活性炭YK-1上的吸附等温线,由等量吸附线标绘和低覆盖率区域等温线的亨利定律标绘确定等量吸附热和极限吸附热,引入格子理论Ono-Kondo方程对吸附等温线进行模型分析。结果表明,氢在YK-1活性炭上等量吸附热随吸附量的变化平缓,等量吸附热的平均值和极限值分别为4.64 kJ/mol和5.37 kJ/mol;基于Ono-Kondo模型的方程能较好地预测吸附等温线,氢在吸附空间的最大吸附容量随温度变化,其值比液氢在相同吸附空间的吸附容量小。须改善材料结构和降低储存系统温度才能提高活性炭的储氢性能。     

车载储氢研究新进展

参照燃料电池汽车对车载储氢系统单位质量储氢密度与体积储氢密度的目标要求,对目前已应用或处于研发阶段的一些储氢技术的性能指标和存在的问题进行了分析和探讨.并且介绍当前车载所采用或正在研究的主要储氢材料与技术,如高压氢气、液氢、金属氢化物储氢、吸附储氢、金属有机构架储氢等,比较各种储氢技术的优缺点,并指出其发展趋势.     

活性炭在低温下的平衡储氢特性分析

基于格子理论建立通用吸附等温方程,从吸附氢分子间作用能随表面遮盖率、温度的变化中比较活性炭在低温区域储氢行为的异同.应用文献中的拟合公式计算氢在活性炭上的吸附数据,通过通用吸附等温方程的线性化确定氢在活性炭上与最大吸附容量对应的最大表面密度.引入维里吸附方程,结合第二维里吸附系数和亨利定律计算吸附层内氢分子受到的壁面吸附势,并由平衡态的能量分析确定氢分子间作用能.结果表明,氢分子在活性炭吸附表面的最大密度小于液氢表面密度且随温度升高而减小,氢分子间作用能在较大比表面积和微孔容积的活性炭中随表面遮盖率和温度的变化更为剧烈,须根据氢分子特性设计活性炭以提高其储氢性能.     

超临界氢气在炭微孔内吸附的理论研究

超临界吸附理论的发展是评价当前材料吸附储氢性能的关键。基于能量平衡原理,推导出能反映超临界高压氢气在炭狭缝微孔内过剩吸附的特点的格子理论Ono-Kondo方程。在AX-21活性炭氢吸附试验结果上标定一预测超临界温度氢气在炭微孔内过剩吸附的Ono-Kondo吸附等温方程。最后,在验证方程的通用性时发现,在一定试验范围内（0～30Mpa,77～298K）方程预测精度较GCMC分子模拟的预测精度高,并能很好地预测其他文献报道的氢吸附试验结果。     

车用天然气的吸附式储存

吸附式储存ANG被认为是车用天然气储存中最有希望的方法,其实用化取决于吸附热问题的有效解决及价廉且具有高的比体积甲烷储存容量的吸附剂的开发,还要研究超临界甲烷在多孔吸附剂上的吸附机理。     

格子理论预测氢在碳吸附剂微孔内的过剩吸附

基于Dubinin势论的修正型D-A方程,需用实验数据定义Ps,使其适用性不受到限制,而引入基于格子理论的Ono-Kondo方程,以预测超临界高压氢气在碳狭缝微孔内的过剩吸附.预测了77～298 K温度时,氢在碳吸附剂微孔内的对比过剩吸附量,并与AX-21活性碳的氢吸附实验结果、GCMC分子模拟结果作了比较.结果表明,该方程能反映出超临界流体吸附等温线的特点,并能很好地预测氢气在活性碳微孔内的吸附趋势.     

甲烷在成型前后活性炭上吸附的初步试验

通过对比试验,分析成型对活性炭储存甲烷特性的影响。首先,应用丙烯酸甲酯乳胶黏合剂对活性炭SAC-02成型,在温度区间268.15～338.15 K、压力范围0～15 MPa测试甲烷的吸附等温线;通过确定吸附量和等量吸附热,比较甲烷在成型前后活性炭上的吸附平衡。其次,测试储罐吸附床中心在室温、4个压力（6.5 MPa、5.5 MPa、4.5 MPa和3.5 MPa）下快速充放气过程的温度变化,分析成型对吸附过程热效应的影响。结果表明,成型活性炭的密度增大、比表面积减小、单位质量吸附剂上的甲烷吸附量减小;甲烷在成型前后活性炭上的等量吸附热均处于13～20.5kJ·mol^-1;成型活性炭吸附床中心温度在充放气过程中的变化幅度和变化速率均增大。比较试验结果时发现,选用黏合剂成型须综合考虑其对吸附床热导率、传质阻力及吸附剂微观结构的影响。     

氢分子在不同微孔碳吸附剂上的吸附行为

文章基于从格子理论导出的通用吸附等温方程分析氢在多壁碳纳米管(MWCNTs)和AX-21活性炭上的平衡吸附数据。通过吸附平衡态中吸附质分子的能量分析,确定氢分子受到的壁面作用势和在吸附表面的最大聚集密度,并由通用吸附等温方程的线性标绘确定平衡态中氢分子间的作用能。结果表明,吸附氢分子间的作用能随氢分子表面聚集密度线性变化,但由于氢分子在二吸附剂吸附空间受到不同强度的壁面吸附势,氢分子在二吸附剂上具有不同的吸附行为。