基于化学链燃烧的吸收增强式甲烷水蒸气重整制氢系统中甲烷水蒸气重整(SMR)反应、水气变换反应(WGS)以及CO<,2>的吸收过程在同一个反应器内完成,不仅提高甲烷的转化率和系统效率,并简化系统设备.该方法满足燃料电池制氢系统体积小、重量轻、投资运行费用较低的要求,有很好的应用前景.因此本文从基于化学链燃烧的吸收增强式甲烷水蒸气重整制氢的原理、化学反应平衡特性以及系统热效率方面对整个系统进行分析,并对该系统与传统的甲烷制氢系统进行了相关比较,得到了一些有价值的结论,为吸收增强式制氢的实际应用提供参考.

本研究将整体催化剂应用于甲醇自热重整制氢体系.以堇青石蜂窝陶瓷为载体,对催化剂的活性组分和载体涂层进行了筛选,同时采用一种特殊的热涂方法制备出一次担载量高,活性和稳定性好,无需预还原处理的甲醇自热重整整体催化剂.采用XRD,SEM-EDAX等表征方法对催化剂进行表征,评价结果表明采用热涂法制备的ZrO-Cr<,2>O<,3>/CeO<,2>-ZrO<,2>整体催化剂(B型)与浸渍法相比,具有良好的活性和稳定性.

用湿混法制备用于甲醇组合重整制氢CuZnAlZr催化剂,与目前最常用的共沉淀法相比较,虽然湿混法催化剂的低温活性低于共沉淀法催化剂,但其中在高温段的催化活性与共学沉淀法相当,且具有更高的CO<,2>选择性.XRD、TPR等表征结果显示,湿混法催化剂中有铜铝复合氧化物存在,铜组分的分散度很高.

本文主要研究了空心微球高压贮氢技术.常见的球壳材料如聚苯乙烯、聚乙烯醇、非晶碳氢、聚对二甲苯、聚酰亚胺、玻璃、炭化硅和炭化硼等.空心微球的制备方法有炉内成球法、在化学溶液中直接制备和真空化学气相沉积法.微球外径一般在毫米或亚毫米量级,壁厚在几个到几十个微米,球壳由一层或多层组成,球壳材料组成元素原子序数较低(在元素周期表的前三个周期),球壳内充高压氢气,压力从几十到几百个大气压.空心微球充气采用气体渗透法,在高温时,气体扩散进入微球内,温度降低后气体不容易扩散出来,即可实现保存.通过控制外界温度可实现氢气的储存和释放,空心微球队贮氢效率与球壳材料的强度有关,一般在1﹪~10﹪之间.

绿藻中的氢酶(hydrogenase)能催化质子与氢分子之间的可逆转化,由于它在氢能源开发与利用中的诱人前景而备受人们的重视.然而,利用绿藻氢酶制氢的最大障碍是氧气对氢酶活性的抑制性.为此,本文利用定向进化的手段,对氢酶进行改造,使其能够与氧气兼容,从而解除自然界普遍存在的氧气对氢酶的抑制作用,为最终实现有效的生物制氢提供一个良好的体系.

将间硝基氯苯溶于甲醇,置于压力反应器中,加入Raney-Ni催化剂和脱氯抑制剂CEN,在温度为65℃和1.2MPa的氢气压力下反应80~85分钟,制取了反间氯苯胺.反应混合物中的产品含量在75℃达到最高值,反应物中的产品含量随氢气压力的升高而增加,当氢气压力在1.0MPa~1.2MPa时产物含量最高,Raney-Ni用量为反应物的10﹪,脱氯抑制剂CEN为0.4﹪时可使产品的纯度达到99.4﹪.正交试验确定了优选工艺条件.

燃料电池是一种理想、高效的能量转换系统,它具有高的能量转换效率,是一种清洁的能源.由于燃料电池上述的优点,国际上对燃料电池的研制给予高度的重视,认为燃料电池将对世界走进氢能时代起很大的作用.目前最主要要发展的是储氢技术,因为现在许多生产过程的副产品都是氢,由于没有好的储氢技术而白白放空烧掉.储氢技术中,合金储氢和纳米碳管储氢是应重点发展的技术,因为这类储氢方法比较安全,另外如果储氢容量能提高到7﹪以上,这两种储氢方法主要发展的目标是提高储氢容量、提高储氢和放氢的可逆性、提高储氢和放氢的循环寿命、降低储氢材料的价格.目前重点发展的制氢技术应是生物质制氢和生物制氢,这两种制氢方法不仅可以减少污染,

制备了Ba<,x>Ce<,0.8>Tb<,0.2>O<,3-a>(x=1.03,1,0.98)系列固体电解质,用X-射线衍射法对其结构进行了表征,用交流阻抗谱方法和气体浓差电池方法测定了样品在500~1000℃温度范围、不同气氛中的导电特性,讨论了非化学计量组成对样品导电性能的影响.结果表明,这三个样品均为钙钛矿型斜方晶结构.样品在500~1000℃下氮气中,以电子导电为主;在氧气及空气中,以电子空穴导电为主;在氢气中以质子导电为主,其电导率比不含氢气气氛(O<,2>,air,N<,2>)中的电导率约高两个数量级.同一样品在潮湿气氛中的电导率高于相应的干燥气氛中的电导率;非化学计量组成(x=1

本文以淀粉为成孔剂,在1400℃烧结10h制备出多孔NiO/YSZ样品,在氢气气氛下将其还原获得了多孔阳极支撑体Ni/YSZ.用X射线衍射方法对还原前后样品的物相成分进行了分析,用交流阻抗谱和热膨胀仪研究了还原前后样品的电学性质和热膨胀系数.研究结果表明,NiO/YSZ样品在氢气气氛下850℃还原30min,NiO可以完全还原成金属Ni.成孔剂含量在5~9﹪的范围内,可获得孔隙率为30~35﹪的Ni/YSZ阳极支撑体.含有9﹪淀粉的NiO/YSZ样品还原温度的阈值温度为315℃,当温度达到315℃时,NiO/YSZ样品迅速还原,还原过程在10分钟内完成.在30~1000℃温度范围内,Ni/YS

质子导电性陶瓷因其具有特殊的质子导电功能,可用作燃料电池,氢传感器,水蒸气传感器,氢泵,电解水蒸汽制氢,有机化合物的氢化和脱氢,常压中温等温和条件下合成氨等能源变换及多种电化学装置的固体电解质,具有十分重要的应用价值和广阔的应用前景.本文综述了质子导电性陶瓷的电化学性质、传导机制、可能应用及其最新研究进展.

用电化学循环伏安研究了酸性介质中4种有机小分子伯醇(甲醇、乙醇、正丙醇和正丁醇)在Pt电极上吸附和氧化过程.结果表明:这些伯醇电氧化反应活性的顺序为:甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇;在-0.25V至0.1V的氢吸脱附电位区间,伯醇或其解离产物都会吸附在电极表面并且抑制氢吸脱附;酸性介质中伯醇在Pt电极上的CV曲线都有两个正向氧化峰,但峰值大小随着分子结构不同而改变;伯醇的氧化与Pt表面生成不同氧物种密切相关;伯醇的氧化要有表面吸附氧物种参与;在0.18~0.48V电位区间内,负向电位扫描中伯醇的氧化电流明显比正向电位扫描的大,说明这些伯醇的电氧化中都存在自毒化现象.

本文模拟乙炔加氢反应过程组成的变化,测量了乙烯/乙炔二元系和乙烯/乙炔/氢气三元系在体系近临界区域的相念,得到露点、泡点和临界点数据.结果表明,相分界点的压力随反应转化率的升高而降低,分相密度则呈上升趋势.将体系的临界点数据和Peng-Robinson状态方程计算的结果作了比较,在氢气含量较低时,计算结果和测量结果吻合很好.

纳米粒子有很薄的均匀表面层,表面的电子状态会发生变化,有特殊的晶体结构和电子结构,能有效地与其他分子接触,有利于吸附和表面化学反应.因此,采用纳米粉末作催化剂,具有粒径小、密度低、比表面积大、反应活性高、选择性强等优点.纳米催化剂对各种类型的化学反应,尤其对催化氧化、还原和裂解反应都具有更高的活性和选择性,对光解水制氢和一些有机合成反应也有明显的光催化活性,人们把它称为第四代催化剂.a-Fe2O3是重要的陶瓷气敏材料及其他多种功能陶瓷的原材料,利用其纳米粉末的大比表面积及高化学活性,还可以作某些重要反应的高效催化剂.本文主要叙述采用溶胶-凝胶工艺制备约40nm的a-Fe2O3粉末.制备过程的关

结合地下气化煤气的基本组成,分析了煤炭地下气化的综合利用前景,并作了相应的经济效益评价.研究结果表明,纯氧-水蒸气地下气化可以生产化工合成原料气,用于合成氨、合成二甲醚及合成油等.两阶段地下气化及纯氧-水蒸气地下气化工艺可以生产高含氢量的水煤气,适于大规模廉价制氢,而煤炭地下气化联合循环发电使地下气化所产煤气可获得最佳利用途径.

焦化汽油硫、氮、烯烃含量高,氧化安定性差,选用适当的催化剂和工艺条件进行加氢精制,可使其硫、氮含量降至0.5μg/g以下,总烯烃质量分数降至0.5﹪以下,芳烃质量分数为5﹪~7﹪,其质量优于直馏石脑油,达到了大化肥原料的指标要求.试验研究和3年多的工业化应用结果表明,焦化汽油深度加氢精制后可以作为制氢制氨的优良原料.

通过向原料气天然气中添加过量CO<,2>和通过回收合成弛放气中的氢气并添加到转化气中的方式,来调节合成补充气中的氢碳比,实现甲醇装置50﹪的扩能,四川维尼纶厂100kt/a甲醇装置利用抗降解的MEA溶液从烟道气中回收CO<,2>补到转化炉前,增产大约26﹪,已经正常运行两年,运行状况稳定.该甲醇装置的弛放气回收氢气的变压吸附装置也已经运行有10年以上,因此,该扩能技术是成熟的,不仅达到了增产的目的,也减少了温室气体CO<,2>的排放.这种以天然气为原料的甲醇装置的扩能方法不仅具有良好的经济效益,也具有一定的社会效益.

本文应用密度泛函理论研究纯流体氢气在单壁碳纳米管内吸附过程,采用硬球状态方程改进的基本测量理论表征硬球的斥力作用,离子吸引项的贡献则用微扰理论描述.在温度为300k,氢气本体对比密度范围为0.2~0.7条件下,计算了三种不同尺寸的碳纳米管氢气吸附的密度分布,其密度泛函计算结果与计算机分子模拟数据完全一致.

本篇论文总结了有关使用氢气来还原铁矿石的信息资料.从理论上,氢气还原就意味着零CO<,2>排放.本文评述了氢气的反应能力与现有的工艺;讨论了氢气的来源以及相关CO<,2>的影响;评估了使用氢气的成本,并与其它还原剂作了比较.全球变暖的问题以及正如京都协议所表明的当前控制温室气体排放的各种政治努力促使人们重新考虑CO<,2>的来源以及降低它的各种可能.由于钢铁材料的高循环使用率以及制造它所消耗的能量比较低,因此它是环境最友好的产品之一.目前,铁矿石的还原通常在高炉中使用焦碳和煤作为还原剂来完成的.世界钢铁工业所排放的CO<,2>占人类活动所排放的总CO<,2>量的6﹪.使用氢气作为还原剂可能是一

采用常规浸渍法制备了经氧化镧改性的Ni-La/MgAl<,2>O<,4>催化剂,采用共沉淀方法制备了经氧化镧改性的Ni-La/Al<,2>O<,3>催化剂.通过氧分布器向催化剂床层分布引入氧气,研究了天然气催化部分氧化与水蒸气重整耦合绝热反应制氢的性能,结果说明,Ni-La/MgAl<,2>O<,4>催化剂对于天然气绝热转化制氢具有高的催化剂活性、选择性和稳定性.采用常规固定床反应器研究了氨分解反应的性能,结果说明,Ni-La/Al<,2>O<,3>催化剂对于氨分解制氢具有高的催化活性,以非贵金属镍基催化剂替代贵金属钌基催化剂,用于较低温度下氨分解制氢是可行的.对于液态烃类制氢,采用预转化与带

本文提出了一种用于天然气蒸汽重整转化制氢的绝热固定床新工艺,并对常规固定床与带有氧分布器的绝热转化固定床的反应性能进行了比较,同时研究了利用氧分布器改变氧分配比和氧分配状态对反应性能的影响,实验结果证明利用氧分布器有效消除催化剂床层上部热点,合理利用反应热,达到节能降耗的目的.

本文论述了当中压水电解制氢设备的控制系统的调节方系、被控对象的特性确定后,调节质量及对调节系统稳定性的影响就取决于调节器PID参数的合理设置,即取决于调节器的放大倍数、积分时间和微分时间.论文着重从差压、槽压、槽温调节系统的工作原理、比例度、积分微分时间对过渡过程的影响及在实际调试过程中,PID参数设置的是否合理对系统稳定性的影响及产生的后果进行了分析,通过分析比较可知,合理地设置PID参数,会使制氢设备在安全、稳定的工况下运行,反之会给人身和设备的安全带来威胁.由此可见,只有合理地设置PID参数,减少测量值与给定值之间的偏差,才能使整个系统保持稳定,可靠安全地运行.

以有机酸,多胺等为原料合成了一种咪唑啉油气井缓蚀剂(HGY-9),用失重法和电化学方法对其缓蚀性能、抑制氢渗透能力进行了评价.该缓蚀剂是一种阳极型缓蚀剂,在2.4MPaCO<,2>饱和的1﹪NaCl溶液中,添加量为50mg/L时,对低碳钢(N80)缓蚀率可达98﹪以上,动态腐蚀速率小于0.076mm/a,抑制氢渗透效率>70﹪.该缓蚀剂综合性能优异,是一种有较好应用前景的油井缓蚀剂.

为研究开发高性能燃料电池发动机,设计了一台研究型20kW燃料电池发动机.并在此发动机上研究了空气系统压力、流量、温度参数对燃料电池性能的影响,同时测试了氢气侧压力降.首次发现燃料电池堆氢气侧压力降与输出电流成线性关系,对于间接判定燃料电池堆内液态水过多提供了依据.

山西铝厂拜尔法种分氢氧化铝粒度总是呈显周期性变化,对整个拜尔法生产工序造成恶劣的影响,本文论述了种分降温工艺所存在的问题及技术改进的措施,指出适当的调整分解温度,理顺拜尔法种分降温流程,是控制氢氧化铝粒度变化的有效途径.

秸秆是一种来源广泛,价格低廉的可再生资源.本实验以C.butylicum A86为产氢菌,对以汽爆玉米秸秆为原料的固态发酵产氢进行了研究,探索了秸秆利用和生物制氢的新途径.实验结果表明,C.butylicum A86能够利用秸秆在汽爆和酶解过程中产生的多种糖类,并能够和纤维素酶在低pH值下发挥协同作用,产氢率达44.5ml H2/gcSES,底物利用率为25﹪.

本实验采用了本实验室配制的专用于分离厌氧发酵细菌的HPB-LR培养基,利用改进后的Hungate厌氧滚管技术和培养基平板法,从生物制氢反应器厌氧活性污泥中分离出三株具有代表性的产氢细菌,即R3、RL20、RL37;还有一株非产氢细菌RL16.同时以乙醇型发酵混合菌作对比.对它们的酸性末端产物进行了气相色谱分析,结果表明:厌氧发酵反应器中的微生物发酵产物主要有乙醇、乙酸、丙酸、丁酸和戊酸,还会出现少量的乳酸、异丁酸和丁酸.发现三株产氢细菌的酸性末端产物中的乙醇、乙酸的分布占挥发酸总量比例可达95﹪-99﹪,为典型的乙醇型发酵;而分离到的一株非产氢菌RL16,其酸性末端产物的乙醇、乙酸之和的含量几

本文对生物制氢的工程实践应用的研究进行了评论性的回顾.讨论了发酵法生物制氢系统的特点,重点讨论了厌氧发酵生物制氢系统的工艺流程与设计、工程控制参数与发酵调控、产氢速率与产量的提高技术对策等许多技术问题.乙醇型发酵生物制氢理论(双碳发酵产氢学说或理论)指导下发酵法生物制氢工艺业已建立起来,分别进行了小试、中试,并将进入生产示范工程.

本文通过猪粪污水光合制氢技术的实验,重点研究了畜禽粪便污水原料浓度对利用红假单胞菌(Rhodobacter sphaeroides)1.1737菌株进行光合产氢的影响规律,结果表明光合产氢量与原料浓度成正比,当畜禽粪便污水中的COD含量为5687mg/L时的体积产氢率可达23.7ml/(L·d),则单位COD体积产氢率达11.3ml/(g·d),将光合生物制氢和畜禽粪便污水处理有机地结合起来,具有显著的社会、环境和经济效益,为畜禽粪便资源化技术研究开发提供科学参考.

本文采用Aspen软件对不同的煤制氢工艺系统进行了比较,分析了相同进料条件下,采用不同工艺进行煤制氢时系统的冷煤气效率以及最终产物的组成情况,并分析了"一步制氢"中温度、压力、不同进料比对最终产物的影响.结果表明:一步制氢可在低温下实现煤的气化,并且系统集成及热集成度高,工艺过程简单;直接制氢适宜的气化温度为923~973K;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的量减少,但增加水蒸气分压力(气化压力随之增加),气体产物的量将增加;吸收剂有一个最佳的量.

本文对液体火箭发动机推力室再生冷却通道进行了三维传热数值模拟,冷却工质为氢气,其密度、导热系数、动力粘度随着温度和压力而变化,比热容随着温度而变化.应用大涡模拟湍流模型进行数值计算,并对计算区域采用气固耦合算法.结果表明:推力室燃气侧壁面的温度和热流密度的最高点均发生在喉部附近,喉部横截面固体区域最大温度梯度靠近燃气侧,喉部附近氢气在垂直主流方向的截面上产生了二次流.