二氧化碳促进碳基化学链甲烷裂解制氢效率的实验和机理研究

天然气中所含的少量CO_2杂质会影响化学链甲烷裂解制氢效率。以8～16目椰壳活性炭为多功能载体,研究在850,900℃和950℃温度下0～7.2%的CO_2对甲烷裂解效率的影响。结果表明,不同浓度的CO_2可以提高甲烷裂解效率,其中4.8%的CO_2浓度最有利。对CO_2促进甲烷裂解效率机理的进一步研究表明,CO_2的促进作用主要表现在反应前期阶段。研究还表明,CO_2难以与积碳反应,消碳作用并不明显。采用Materials Studio软件模拟了高温下CO_2对活性炭表面甲烷分子吸附的影响,结果表明CO_2对吸附过程没有明显影响。进一步表征和分析表明,尽管加入CO_2不会改变活性炭含氧官能团的类型,但可有效提高含氧官能团浓度,这有利于增加活性位点,从而改善活性炭的催化性能。