固体燃料化学链燃烧技术的研究进展 被引量：11

1

作者 黄振 何方 +1 位作者 李海滨 赵增立 《煤炭转化》 CAS CSCD 北大核心 2010年第4期83-89,共7页

介绍了化学链燃烧技术(chemical-looping combustion,CLC)的基本概念及其特点;分析了固体燃料CLC的反应机理;总结了固体燃料CLC中氧载体的研究进展;探讨了几种不同的固体燃料CLC的反应器装置,指出串行流化床反应器是将来着重研究的装置... 介绍了化学链燃烧技术(chemical-looping combustion,CLC)的基本概念及其特点;分析了固体燃料CLC的反应机理;总结了固体燃料CLC中氧载体的研究进展;探讨了几种不同的固体燃料CLC的反应器装置,指出串行流化床反应器是将来着重研究的装置;介绍了化学链制氢技术(chemical looping hydrogen,CLH)、化学链重整技术(chemical-looping reforming,CLR)和非耦合氧化学链燃烧技术(chemical-looping with oxygen uncoupling,CLOU)三种CLC技术的拓展,指出了固体燃料CLC中存在的问题及进一步研究的方向. 展开更多

关键词 固体燃料化学链燃烧 氧载体 反应器 化学链重整 化学链制氢

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LaMO_3纳米复合钙钛矿氧载体化学循环重整甲烷制合成气 被引量：8

2

作者 代小平 余长春 《催化学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2011年第8期1411-1417,共7页

采用溶胶-凝胶法制备了不同B位可变价离子的LaMO3(M=Cr,Mn,Fe,Co)复合氧化物氧载体,采用X射线衍射、N2吸附-脱附、扫描电镜及CH4程序升温表面反应等手段对氧载体进行了表征,并用于直接选择氧化CH4的反应中.结果表明,Cr,Mn,Fe和Co均能形... 采用溶胶-凝胶法制备了不同B位可变价离子的LaMO3(M=Cr,Mn,Fe,Co)复合氧化物氧载体,采用X射线衍射、N2吸附-脱附、扫描电镜及CH4程序升温表面反应等手段对氧载体进行了表征,并用于直接选择氧化CH4的反应中.结果表明,Cr,Mn,Fe和Co均能形成LaMO3纳米复合钙钛矿结构,其氧物种氧化能力大小顺序为LaCoO3>LaMnO3>LaFeO3>LaCrO3.在连续流动化学循环甲烷重整反应中,LaFeO3中的氧物种具有更好的选择氧化性能(H2/CO=2.06),其CH4转化率和CO选择性分别达到89.6%和98.9%.10个连续顺序氧化-还原化学循环重整反应中,CH4转化率约为60%～70%,CO选择性达98%以上;且其结构保持了较高的稳定性. 展开更多

关键词 甲烷 化学循环重整 钙钛矿 B位离子 氧载体 合成气

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甲烷化学链重整制合成气用氧载体的研究进展 被引量：7

3

作者 靳南南 张立 +3 位作者 朱燕燕 刘瑞林 马晓迅 王晓东 《天然气化工—C1化学与化工》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期106-116,共11页

甲烷化学链重整(CLR)技术是利用固体氧载体中的晶格氧代替气相氧与甲烷反应制取合成气,不仅能够避免CH4/O2混合带来的爆炸风险,还能够大幅提高合成气的选择性,且合成气n(H2)/n(CO)比例接近理想值(~2),而开发具有高循环稳定性、高氧化还... 甲烷化学链重整(CLR)技术是利用固体氧载体中的晶格氧代替气相氧与甲烷反应制取合成气,不仅能够避免CH4/O2混合带来的爆炸风险,还能够大幅提高合成气的选择性,且合成气n(H2)/n(CO)比例接近理想值(~2),而开发具有高循环稳定性、高氧化还原活性、价格低廉且环境友好的氧载体是CLR的关键。本文总结了国内目前化学链重整技术的基本原理、特点和应用于CLR技术中氧载体的研究现状。发现化学链重整中以过渡金属氧载体(Ni、Fe、Cu、Co)为主,目前的氧载体研究重点主要是复合金属氧载体(钙钛矿型氧载体、CeO2类氧载体、六铝酸盐类氧载体),今后的研究重点是如何提高氧载体的反应性能。最后,提出可通过形貌调控、不同离子取代或与其他金属氧化物复合等手段来提高氧载体的CLR性能,并指出CLR研究开发在今后有待加强的研究方向。 展开更多

关键词 甲烷 化学链重整 金属氧化物 合成气 氧载体

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三维有序大孔钙钛矿型氧化物LaFeO_3的合成及甲烷化学链重整性能(英文) 被引量：7

4

作者 何方 赵坤 +3 位作者 黄振 李新爱 魏国强 李海滨 《催化学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1242-1249,共8页

采用无皂乳液聚合法制备了聚苯乙烯(PS)聚合物微球,并采用胶晶模板法制备了三维有序大孔3DOMLaFeO3钙钛矿型氧化物.通过扫描电镜、X射线衍射和傅里叶变换红外光谱等手段对氧化物的性能进行了表征.利用程序升温还原和多次氧化还原循环反... 采用无皂乳液聚合法制备了聚苯乙烯(PS)聚合物微球,并采用胶晶模板法制备了三维有序大孔3DOMLaFeO3钙钛矿型氧化物.通过扫描电镜、X射线衍射和傅里叶变换红外光谱等手段对氧化物的性能进行了表征.利用程序升温还原和多次氧化还原循环反应评价了氧化物的反应性,并在固定床反应器上研究了其甲烷氧化性能.结果表明,与离心法和蒸发法相比,垂直沉积法获得的PS微球模板排列更均匀有序;前驱物溶剂及浓度对最终的三维有序大孔材料的结构有显著影响,利用乙醇为前驱物溶剂所制备的样品比利用乙烯为溶剂的样品具有更好的三维有序大孔结构,前驱物乙醇溶液浓度在1.0mol/L为宜.甲烷氧化实验表明,3DOM-LaFeO3钙钛矿型氧化物中存在两种氧物种:表面吸附氧和体相晶格氧.表面吸附氧主要在反应初期将甲烷完全氧化为CO2和水蒸汽,而体相晶格氧主要将甲烷部分氧化为H2和CO.在甲烷部分氧化反应中,三维有序大孔LaFeO3钙钛矿型氧化物比相同质量的纳米LaFeO3氧化物提供了更多的氧,并且可使甲烷在较宽的反应阶段生成H2和CO摩尔比为2:1的合成气,从而更有利于后续的费托合成等工艺. 展开更多

关键词 三维有序大孔钙钛矿氧化物 氧载体 合成气 化学链重整 甲烷

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基于铜基的生物质化学链重整制备合成气实验研究

5

作者 郭磊 董韦汝 +3 位作者 刘艇安 吴小琴 王靓 吴玮 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期56-61,75,共7页

使用热重分析仪和小型流化床反应器分析了基于铜基氧载体的生物质化学链重整,研究了氧载体和反应器温度的影响。结果表明:与铁基氧载体、石英砂相比,使用铜基氧载体时失重和失重速率均更大,这是因为铜基氧载体在较高的温度下能够释放出... 使用热重分析仪和小型流化床反应器分析了基于铜基氧载体的生物质化学链重整,研究了氧载体和反应器温度的影响。结果表明:与铁基氧载体、石英砂相比,使用铜基氧载体时失重和失重速率均更大,这是因为铜基氧载体在较高的温度下能够释放出氧气,加速生物质的热解与气化;在较高的温度下,气化效率、气产率、转化率和气化速率均较高;铜基氧载体表现出较好的氧化还原能力、抗烧结能力和反应性。 展开更多

关键词 化学链重整 生物质 合成气 铜基氧载体

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直接球磨法制备铈基载氧体用于甲烷化学链重整制合成气性能研究

6

作者 李波 张浩 +2 位作者 吕鹏刚 徐龙 马晓迅 《天然气化工—C1化学与化工》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1-7,19,共8页

采用直接球磨法和共沉淀法制备了Ce7Fe3Oδ载氧体,并用直接球磨法制备了不同Ce、Fe、Cu比例的铈铁铜载氧体,对载氧体进行H2-TPR、XRD表征。在固定床反应器中,考察了制备方法、铜掺杂量对氧载体在甲烷化学链重整制合成气中的性能的影响... 采用直接球磨法和共沉淀法制备了Ce7Fe3Oδ载氧体,并用直接球磨法制备了不同Ce、Fe、Cu比例的铈铁铜载氧体,对载氧体进行H2-TPR、XRD表征。在固定床反应器中,考察了制备方法、铜掺杂量对氧载体在甲烷化学链重整制合成气中的性能的影响。结果显示,在恒温实验中,与共沉淀法相比,直接球磨法制备的Ce7Fe3Oδ载氧体有较好的反应活性,其CO选择性达到最大90%。与Ce7Fe3Oδ载氧体相比,添加铜之后复合载氧体晶格氧的释放速率、CH4转化率、CO选择性均得到提高,其中Ce7Fe3Cu0.5Oδ载氧体具有较好的反应活性。直接球磨法制备的Ce7Fe3Cu0.5Oδ载氧体经过5次循环反应后,表现出较好的反应活性和稳定性,其CO平均选择性保持在80%左右。 展开更多

关键词 直接球磨法 铈基载氧体 甲烷 化学链重整 合成气

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化学链重整中铈基载氧体的热分析动力学研究

7

作者 张浩 田煜 +3 位作者 高妍妍 朱津锌 王力 徐龙 《天然气化工—C1化学与化工》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期64-69,共6页

采用共沉淀法制备了铈基载氧体Ce7Fe3Oδ,并在相同条件下制备了纯CeO2载氧体作为对照,以H2为还原性气体对两种载氧体进行了热重实验,并在氢气气氛下进行了程序升温还原实验,基于热重分析谱图与氢气程序升温还原谱图的联合法,利用非定温... 采用共沉淀法制备了铈基载氧体Ce7Fe3Oδ,并在相同条件下制备了纯CeO2载氧体作为对照,以H2为还原性气体对两种载氧体进行了热重实验,并在氢气气氛下进行了程序升温还原实验,基于热重分析谱图与氢气程序升温还原谱图的联合法,利用非定温单升温速率法对铈基载氧体还原反应动力学进行了分析。分析结果表明,对于Ce7Fe3Oδ载氧体的还原反应过程,在360~495℃温度范围内由收缩核模型(柱对称)控制,而在495~675℃和675~950℃两个温度范围内由化学反应模型(n=2)控制,并根据模型分别计算出了相应模型的活化能和指前因子。 展开更多

关键词 化学链重整 铈基载氧体 热分析动力学 动力学模型

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化学循环重整甲烷制合成气LaBO_3钙钛矿型氧载体研究 被引量：4

8

作者 代小平 余长春 《分子催化》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期423-429,共7页

采用溶胶-凝胶法制备了不同B位可变价离子的La-B-O复合氧载体(B=Cr、Ni),采用XRD、BET、FT-IR、H2-TPR及CH4-TPSR等进行了表征,并用于化学循环重整(CLR)CH4反应中.结果表明,LaNiO3氧化物更易于与CH4发生深度氧化和选择氧化,LaCrO3氧化... 采用溶胶-凝胶法制备了不同B位可变价离子的La-B-O复合氧载体(B=Cr、Ni),采用XRD、BET、FT-IR、H2-TPR及CH4-TPSR等进行了表征,并用于化学循环重整(CLR)CH4反应中.结果表明,LaNiO3氧化物更易于与CH4发生深度氧化和选择氧化,LaCrO3氧化物则利于CH4裂解,其氧物种氧化CH4的能力较弱.在连续流动CLR反应中,LaNiO3具有较高的供氧量和持续供氧能力,能将CH4选择氧化为H2/CO=1.45的合成气,其CH4转化率和CO选择性分别达到23.4%和86.9%,且其结构保持了较高的稳定性. 展开更多

关键词 甲烷 化学循环重整 LaBO3 复合氧化物 氧载体 合成气

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基于晶格氧的甲烷化学链重整制合成气 被引量：16

9

作者 黄振 何方 +3 位作者 赵坤 郑安庆 李海滨 赵增立 《化学进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1599-1609,共11页

利用氧载体中的晶格氧代替分子氧进行的甲烷化学链重整制合成气,是一种新颖的甲烷制合成气技术,具有较高经济效益和环境效应。它具有省却纯氧设备、能自热、合适的氢碳比、有用的副产物以及过程易于工业化等优点,因此受到国内外研究者... 利用氧载体中的晶格氧代替分子氧进行的甲烷化学链重整制合成气,是一种新颖的甲烷制合成气技术,具有较高经济效益和环境效应。它具有省却纯氧设备、能自热、合适的氢碳比、有用的副产物以及过程易于工业化等优点,因此受到国内外研究者的普遍关注。本文介绍了化学链重整技术的基本原理及其特点;重点总结了用于甲烷化学链重整的单金属氧载体和复合金属氧载体的研究进展;同时,探讨了几种具有典型代表的甲烷化学链重整反应装置,并指出串行流化床反应器是实现化学链重整技术工业化最有效的装置;最后对化学链重整技术的拓展应用以及与其他技术交叉运用等发展趋势进行了展望。 展开更多

关键词 甲烷 化学链重整 合成气 晶格氧 反应器

原文传递

沼气制氢工艺研究进展 被引量：7

10

作者 丁川 羊省儒 +4 位作者 李叶青 周红军 江皓 徐泉 冯璐 《北京化工大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1-10,共10页

沼气是具有巨大发展潜力的清洁可再生能源,可作为生物天然气的来源。利用沼气提纯得到天然气品质的甲烷制氢或沼气原料直接制氢具有可持续和环境友好等优点,而沼气中杂质的去除、催化剂以及操作条件的优化是提高沼气制氢反应效率和选择... 沼气是具有巨大发展潜力的清洁可再生能源,可作为生物天然气的来源。利用沼气提纯得到天然气品质的甲烷制氢或沼气原料直接制氢具有可持续和环境友好等优点,而沼气中杂质的去除、催化剂以及操作条件的优化是提高沼气制氢反应效率和选择性的重点。系统综述了目前主要的几种沼气制氢工艺的研究进展。较优的沼气制氢工艺包括:将沼气提纯得到的甲烷通过催化裂解法制氢,可避免生成CO_(x);消耗沼气主要成分CO_(2)和CH4制氢的干重整法;能够结合H2的分离和纯化、CO_(2)捕集和热整合的化学链重整技术。通过高效的工艺利用沼气制取氢气,对促进生物天然气产业的发展、提高可再生能源的使用率以及实现碳减排具有重要意义。 展开更多

关键词 沼气 制氢 水蒸气重整 干重整 化学链重整

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甲烷在ZnO表面反应制合成气的微观机理研究

11

作者 黄琼谊 楼波 +1 位作者 丁佳欣 王水安 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2025年第6期1-9,共9页

利用密度泛函(DFT)和过渡态理论对甲烷分子在ZnO表面的微观反应过程进行第一性原理研究,通过建立ZnO表面的吸附模型,计算了吸附能、过渡态参数和态密度,探讨了甲烷分子在氧化锌晶体表面H解离以及H_(2)和CO的生成过程,结果表明:CH_(4)在Z... 利用密度泛函(DFT)和过渡态理论对甲烷分子在ZnO表面的微观反应过程进行第一性原理研究,通过建立ZnO表面的吸附模型,计算了吸附能、过渡态参数和态密度,探讨了甲烷分子在氧化锌晶体表面H解离以及H_(2)和CO的生成过程,结果表明:CH_(4)在ZnO(010)表面的最佳吸附位点为Zn位,吸附能为-4.65 kcal/mol,甲烷在氧化锌ZnO(010)面四次解离H(反应动力学上最有利路径)所需克服的能垒分别为38.6 kcal/mol、90.8 kcal/mol、53.2 kcal/mol和35.8 kcal/mol,其中甲烷第二次解离H_(2)过程能垒最高,是反应过程的决速步,降低该基元反应的活化能是关键,而-OH的形成抑制了-CH_(3)的解离.氧空位的形成增加活性位点的数量与提高位点的活性.甲烷与氧化锌表面的反应有两次H_(2)生成反应,第一次生成H_(2)的反应难度较大. 展开更多

关键词 化学链重整 甲烷 反应机理 密度泛函理论 过渡态

CeO_(2)/CuFe_(2)O_(4)氧载体CH_(4)化学链重整耦合CO_(2)热催化还原研究 被引量：5

12

作者 王保文 张港 +4 位作者 刘同庆 李炜光 王梦家 林德顺 马晶晶 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第12期5414-5426,共13页

CH_(4)化学链重整耦合CO_(2)热催化还原,既能灵活调控所制备合成气的H_(2)/CO比,又能实现两种温室气体的高值化利用,具有极大的应用前景。采用溶胶-凝胶燃烧合成法制备不同质量掺杂比的CeO_(2)/CuFe_(2)O_(4)氧载体,在自制多功能固定床... CH_(4)化学链重整耦合CO_(2)热催化还原,既能灵活调控所制备合成气的H_(2)/CO比,又能实现两种温室气体的高值化利用,具有极大的应用前景。采用溶胶-凝胶燃烧合成法制备不同质量掺杂比的CeO_(2)/CuFe_(2)O_(4)氧载体,在自制多功能固定床反应器中,系统考察了改性氧载体与CH_(4)部分氧化以及还原氧载体对CO_(2)的热催化还原性能,并通过连续氧化还原实验发现,与单一氧化物组分相比,CeO_(2)掺杂强化的CuFe_(2)O_(4)复合氧载体对CH_(4)和CO_(2)具有更高的反应活性。其中30%CeO_(2)掺杂量的混合氧载体具有最高的CH_(4)转化率,且在多次氧化还原循环反应中保持较高且稳定的CO_(2)转化率,表明其良好的反应性能和循环稳定性。 展开更多

关键词 甲烷 二氧化碳 化学链重整 热催化还原 合成气 CeO_(2)/CuFe_(2)O_(4)氧载体

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铁基氧载体化学链CO_2重整CH_4方法制备合成气 被引量：5

13

作者 何映龙 于敦喜 +2 位作者 雷体蔓 吕为智 徐明厚 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期5222-5228,共7页

提出一种铁基氧载体(Fe_3O_4/FeO)化学链CO_2重整CH_4方法制备合成气。为评价该系统的性能,采用Aspen Plus软件对其进行过程模拟和热力学分析。以CH_4转化率、CO_2转化率、能源利用效率和产气氢碳比(H_2/CO)为评价指标,得到系统的优化... 提出一种铁基氧载体(Fe_3O_4/FeO)化学链CO_2重整CH_4方法制备合成气。为评价该系统的性能,采用Aspen Plus软件对其进行过程模拟和热力学分析。以CH_4转化率、CO_2转化率、能源利用效率和产气氢碳比(H_2/CO)为评价指标,得到系统的优化运行条件,并研究各操作参数(包括各反应器的温度和压力、氧载体甲烷比和CO_2甲烷比)对系统性能的影响。结果表明:当系统处于优化工况时,得到CH_4转化率为97.91%、CO_2转化率为32.76%、能源利用效率为93.77%及产气氢碳比为0.93。该系统能有效利用CO_2和CH_4这两种温室气体获得较低氢碳比的合成气,利于二甲醚的高效合成。 展开更多

关键词 温室气体 化学链重整 合成气 二甲醚 模拟

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化学链重整制氢NiO-CeO_(2)/γ-Al_(2)O_(3)复合载氧体的性能 被引量：5

14

作者 韩丹华 郭雪岩 王志远 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期192-200,共9页

采用浸渍法制备了结构型NiO-CeO_(2)/γ-Al_(2)O_(3)复合载氧体,研究了Ni/Ce质量比对化学链重整制氢反应性能的影响。固定床反应器实验表明,随着Ni/Ce质量比的降低,氢气的选择性先升高后降低,比例为3∶1时氢的选择性和氢产物浓度最高。... 采用浸渍法制备了结构型NiO-CeO_(2)/γ-Al_(2)O_(3)复合载氧体,研究了Ni/Ce质量比对化学链重整制氢反应性能的影响。固定床反应器实验表明,随着Ni/Ce质量比的降低,氢气的选择性先升高后降低,比例为3∶1时氢的选择性和氢产物浓度最高。循环实验测试表明,3∶1载氧体在20个循环后仍保持催化活性,积炭量最低。XRD结果表明,加入CeO_(2)后有固溶体形成,增加了氧空位,在一定程度上减弱了NiO与γ-Al_(2)O_(3)之间的相互作用,提高了活性物质的分散度。进一步分析XRD结果发现3∶1载氧体粒径最小,更有利于制氢反应。SEM分析发现,经过20次循环3∶1载氧体颗粒的微观形貌变化相对较小。进一步的固定床实验研究表明较高的反应温度有利于制氢反应,800℃时3∶1载氧体的性能表现最佳;此外3∶1载氧体在较高水碳比下仍能保持较高的产物选择性。 展开更多

关键词 化学链重整 复合载氧体 制氢 固定床 活性 甲烷

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化学链重整过程中LaFeO_(3)载氧体的CH_(4)部分氧化反应机理研究 被引量：1

15

作者 王娜娜 冯于川 +1 位作者 郭欣 马素霞 《燃料化学学报（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期586-594,共9页

本研究基于密度泛函理论(DFT)计算揭示了化学链重整过程中LaFeO_(3)载氧体的CH_(4)部分氧化反应机理,通过系统研究CH_(4)吸附活化、H_(2)和CO形成以及氧扩散等基元反应步骤,构建了CH_(4)部分氧化反应网络。研究发现,CH_(4)发生逐步脱氢... 本研究基于密度泛函理论(DFT)计算揭示了化学链重整过程中LaFeO_(3)载氧体的CH_(4)部分氧化反应机理,通过系统研究CH_(4)吸附活化、H_(2)和CO形成以及氧扩散等基元反应步骤,构建了CH_(4)部分氧化反应网络。研究发现,CH_(4)发生逐步脱氢反应形成H原子,其中,CH3脱氢反应所需要克服的能垒(1.50 eV)最高,是CH_(4)逐步脱氢反应的限速步骤。载氧体表面H_(2)形成有两种路径,其中,H原子从O顶位迁移到Fe顶位,然后与另外O顶位的H原子成键形成H_(2)分子是主要途径。由于其相对较低的能垒(1.27 eV),CO的形成过程较易发生。氧扩散需要克服1.35 eV的能垒,表明氧扩散过程需要在高温下进行且扩散速率较低。通过比较各基元反应能垒,发现H_(2)形成是LaFeO_(3)载氧体CH_(4)部分氧化反应动力学的限速步骤,而H迁移是限制H_(2)形成的关键,加快H迁移是增强LaFeO_(3)载氧体性能的主要途径。基于DFT计算研究系列A/B位点掺杂LaFeO_(3)载氧体的H迁移过程,有望实现潜在A/B位点有效掺杂剂的快速筛选,指导高性能LaFeO_(3)载氧体的设计开发。 展开更多

关键词 化学链重整 LaFeO_(3)载氧体 CH_(4)部分氧化 反应机理 密度泛函理论

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载氧体在甲烷化学链重整反应中的研究进展

16

作者 王嘉锐 刘大伟 +3 位作者 邓耀 徐瑾 马晓迅 徐龙 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期2235-2253,共19页

甲烷化学链重整(CLRM)反应利用固体载氧体材料作为中间体,将传统甲烷重整反应分成还原和氧化两个反应,载氧体在这个过程中不断地被氧化还原,形成链式循环反应,实现了合成气或氢气的连续生产。相比传统重整反应而言,CLRM反应无须高成本... 甲烷化学链重整(CLRM)反应利用固体载氧体材料作为中间体,将传统甲烷重整反应分成还原和氧化两个反应,载氧体在这个过程中不断地被氧化还原,形成链式循环反应,实现了合成气或氢气的连续生产。相比传统重整反应而言,CLRM反应无须高成本的空分装置即可得到高纯度的产物。CLRM反应研究的关键在于载氧体的设计与选择,本文总结了近年来金属基载氧体(Ni、Fe、Cu、Co、Mn、Ce基)、复合型载氧体(包括钙钛矿和六铝酸盐)的最新研究进展,重点讨论了这些载氧体的组成、结构对反应性能的影响以及材料的设计与优化策略。进一步地,对载氧体的合成方法也做了总结和论述。此外,在甲烷化学链重整的工业化方面,探讨了反应器工艺流程设计的相关内容并提出了潜在问题。最后,对CLRM反应载氧体的研究现状提出了一些存在的挑战和未来的展望。 展开更多

关键词 甲烷 化学链重整 载氧体 合成气 氢气

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化学链重整反应中含氧空位α-Fe_(2)O_(3)(001)表面CO反应行为的密度泛函理论研究

17

作者 张慧欣 黄正清 +3 位作者 班涛 苏雪 杨伯伦 常春然 《Chinese Journal of Chemical Physics》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第1期116-124,I0112-I0116,I0119,共15页

化学链甲烷重整是利用甲烷制备合成气(CO和H_(2))具有广阔前景的方法之一,其中CO在氧载体表面上的进一步反应对CO选择性起主要决定作用.本文采用密度泛函理论系统地研究了α-Fe_(2)O_(3)(001)氧空位对CO脱附、CO氧化和CO解离的影响.计... 化学链甲烷重整是利用甲烷制备合成气(CO和H_(2))具有广阔前景的方法之一,其中CO在氧载体表面上的进一步反应对CO选择性起主要决定作用.本文采用密度泛函理论系统地研究了α-Fe_(2)O_(3)(001)氧空位对CO脱附、CO氧化和CO解离的影响.计算结果表明,增加氧空位浓度会导致Fe原子中的电子局域化增强,从而削弱Fe位点上CO的脱附能力.此外,氧空位浓度从1/12 ML增加到1/6 ML会导致CO氧化能垒从0.64 eV增加到1.10 eV.增加氧空位浓度虽有利于CO解离,但由于解离反应的高能垒(大于3.00 eV),CO的解离仍然很难发生.综合考虑三条反应途径,CO脱附可以在高于900K的反应温度下自发进行.增加氧空位浓度可以提高合成气选择性,因为在高氧空位浓度(1/6 ML)下,相比于CO脱附,CO氧化的竞争性减弱.这项研究揭示了在Fe_(2)O_(3)的还原程度增加时,化学链甲烷重整中CO选择性增强的微观机制. 展开更多

关键词 化学链重整 甲烷 Fe_(2)O_(3) 氧空位 密度泛函理论

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高铝耐火砖负载NiO氧载体的沼气化学链重整制氢流化床实验研究 被引量：4

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作者 梅道锋 赵海波 +2 位作者 晏水平 王琳 狄雪婷 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第24期7253-7262,共10页

沼气含有60%CH4和40%CO2,可作为有效的化学链重整(chemical looping reforming,CLR)制氢原料。以耐高温和高强度的高铝耐火砖为惰性载体,采用浸渍法制备Ni基氧载体。在批次进料流化床反应器中开展多种反应条件下CLR实验研究,并对比沼气... 沼气含有60%CH4和40%CO2,可作为有效的化学链重整(chemical looping reforming,CLR)制氢原料。以耐高温和高强度的高铝耐火砖为惰性载体,采用浸渍法制备Ni基氧载体。在批次进料流化床反应器中开展多种反应条件下CLR实验研究,并对比沼气干重整和沼气湿重整特性。结果显示,湿重整环境下沼气能够更好的转化为目标产物H2。合理的控制反应条件,能够更进一步将沼气的CO2转化为CO,从而提高沼气中各组分的利用程度。提高反应温度和水蒸气浓度有利于产生较多的H2和CO,具有较高的H2产率和H2/CO摩尔比。155次循环测试中,氧载体的物理化学性能保持较好,能够得到稳定的H2浓度。氧载体的机械性能较好,155次循环后仍能满足流化床的使用要求,磨损率仅为0.034%/h。较高反应温度下,氧载体颗粒未出现烧结、流化性能稳定。热平衡模拟显示,可通过调节氧载体与沼气比例达到系统的自热运行,然而需要以降低H2产率为代价。因此,在大型CLR系统中,需要开展经济与能耗的整体评估,以优化沼气CLR的整体性能。 展开更多

关键词 化学链重整 Ni基氧载体 沼气 制氢 流化床

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球磨法制备堇青石负载Fe/Ce载氧体的甲烷化学链重整性能

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作者 邓耀 赵青鹏 +3 位作者 徐瑾 刘大伟 马晓迅 徐龙 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期2396-2408,共13页

通过球磨法制备一系列堇青石负载Fe/Ce的复合载氧体,并在固定床装置上评价复合载氧体的甲烷化学链重整的反应性能。系统考察了堇青石质量分数、Fe/Ce摩尔比、椰壳添加量以及球磨参数对复合载氧体的氧化还原性能的影响,并进行了一系列表... 通过球磨法制备一系列堇青石负载Fe/Ce的复合载氧体,并在固定床装置上评价复合载氧体的甲烷化学链重整的反应性能。系统考察了堇青石质量分数、Fe/Ce摩尔比、椰壳添加量以及球磨参数对复合载氧体的氧化还原性能的影响,并进行了一系列表征(XRD、H2-TPR、BET、SEM、XPS)。研究发现,在球料比10∶1、转速500r/min、时间1h的球磨参数下制备质量分数30%堇青石负载Fe/Ce摩尔比为1∶9的复合载氧体具有较优的氧化还原性能。质量分数15%椰壳炭的添加使复合载氧体的实际出氧量提升了38.7%,并且在还原氧化循环反应中表现出良好的稳定性和氧释放能力。 展开更多

关键词 化学链重整 载氧体 球磨法 堇青石 椰壳

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机器学习驱动的生物质热解模型建立及挥发分化学链重整制氢工艺优化

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作者 刘根 孙仲顺 +3 位作者 张博 张榕江 吴志强 杨伯伦 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期4333-4347,共15页

针对生物质气化制备绿氢过程中气化效率低、氢气选择性差的挑战,提出了一种热解串联挥发分化学链重整制氢的解耦工艺。在对上述过程理论分析时发现,热解挥发分的产量和组成与生物质性质和热解操作条件之间的复杂关系难以通过传统模型化... 针对生物质气化制备绿氢过程中气化效率低、氢气选择性差的挑战,提出了一种热解串联挥发分化学链重整制氢的解耦工艺。在对上述过程理论分析时发现,热解挥发分的产量和组成与生物质性质和热解操作条件之间的复杂关系难以通过传统模型化方法被准确关联,从而制约了上述工艺的精确分析调控。因此本文基于机器学习方法建立了生物质快速热解过程的产物分布预测的神经网络模型,并结合粒子群优化算法确定最佳热解条件,使热解挥发分的氢原子比和高位热值最大化,氧原子比最小化。随后,基于流程模拟对挥发分化学链重整制氢工艺进行了分析和优化。研究结果显示,所建立的神经网络模型能够准确预测热解三相产物的产率、热解气的详细组成、热解油的元素分布及高位热值等。在上述输出参数的综合测试集中,模型的平均决定系数为0.821,平均均方根误差为2.00。优化后,草本生物质(小麦秸秆、玉米秸秆)和木本生物质(榕树、松木)的热解挥发分产率为64.49%~78.62%,氢原子占比在3.77%~4.39%之间。在重整温度700 oC,蒸汽/生物质质量比0.71~0.88的优化工况下,小麦秸秆的氢气产量和CO_(2)负排放能力最高,分别为0.60 m^(3)/kg与-1.74 kg/m^(3)。采用生物质挥发分化学链重整制氢工艺,四种生物质的氢气产量相较常规气化分别增加了61%、35%、16%和34%。研究结果为生物质制备绿氢提供了有效的基础支撑。 展开更多

关键词 机器学习 化学链重整 气化 生物质 优化

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