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膜分离技术在氢气纯化中的应用
1
作者 肖文涛 李非凡 +2 位作者 王杰鹏 张安然 刘岩岩 《山东化工》 CAS 2024年第10期180-182,共3页
随着全球变暖和世界人口日益增加,农业、工业以及其他人类活动均需能源提供动力。寻求有效方法来平衡能源产生与需求至关重要,风能和太阳能等能源具有不可调控性和难储存性,因此可再生能源的利用需要更合适的能源储存方式。氢是一种清... 随着全球变暖和世界人口日益增加,农业、工业以及其他人类活动均需能源提供动力。寻求有效方法来平衡能源产生与需求至关重要,风能和太阳能等能源具有不可调控性和难储存性,因此可再生能源的利用需要更合适的能源储存方式。氢是一种清洁高效的能源载体,氢经济被广泛认为是未来能源安全和可持续性发展的潜在解决方案。在工业体系中,氢也作为一种广泛应用的化工原料。本文重点关注膜分离技术在氢气纯化中的发展和应用,介绍技术优缺点,分析工业潜力和发展方向。 展开更多
关键词 氢气纯化 钯膜 碳分子筛膜 电化学氢泵 离子液体膜
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高温质子导体陶瓷分离回收痕量氢
2
作者 夏体锐 温宏亮 覃扬 《科学技术创新》 2023年第8期205-208,共4页
为开发涉氚装置中痕量氢同位素的新型分离回收技术,采用高温质子导体陶瓷CaZr0.9In0.1O3-α材料,设计加工了一端为半球形、另一端为开口的质子导体陶瓷电化学氢泵,研究了He中100 ppm H2混合气的痕量氢分离回收性能,结果表明,脱氢因子大... 为开发涉氚装置中痕量氢同位素的新型分离回收技术,采用高温质子导体陶瓷CaZr0.9In0.1O3-α材料,设计加工了一端为半球形、另一端为开口的质子导体陶瓷电化学氢泵,研究了He中100 ppm H2混合气的痕量氢分离回收性能,结果表明,脱氢因子大于104,氢回收效率高于99%,并在氦中0.12%H2混合气条件下验证了质子导体陶瓷电化学氢泵的扩展应用技术可行性分析,证明了质子导体陶瓷电化学氢泵具有应用于痕量氢同位素分离回收的潜力。 展开更多
关键词 痕量氢分离回收 电化学氢泵 高温质子导体陶瓷 CaZr0.9In0.1O3-α
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WO_(3)催化剂用于电化学氢泵分离含氢气体的研究
3
作者 潘东伟 崔福军 +3 位作者 季鹏飞 杜国栋 贺高红 吴雪梅 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期171-176,共6页
利用偏钨酸铵前驱体静电纺丝-焙烧法设计制备了具有一维多孔纳米纤维形貌的非贵金属WO_(3)氢氧化催化剂,考察了焙烧温度对催化剂形貌和电化学性能的影响。一维多孔WO_(3)纤维催化剂显示出较高的氢氧化活性和电化学活性面积,其电化学活... 利用偏钨酸铵前驱体静电纺丝-焙烧法设计制备了具有一维多孔纳米纤维形貌的非贵金属WO_(3)氢氧化催化剂,考察了焙烧温度对催化剂形貌和电化学性能的影响。一维多孔WO_(3)纤维催化剂显示出较高的氢氧化活性和电化学活性面积,其电化学活性面积达到商业化Pt/C催化剂的77.3%。使用非贵金属WO_(3)催化剂的电化学氢泵表现出较好的氢气分离性能,在模拟天然气制氢的H_(2)/CO_(2)混气中氢体积分数为75%、混气流量为20 sccm时,与Pt/C催化剂电化学氢泵的电流-电压曲线几乎重合。结果表明,非贵金属WO_(3)氢氧化催化剂用于电驱动氢分离具有可行性,极大地拓展了电化学氢泵在氢分离领域的规模化应用。 展开更多
关键词 电化学氢泵 氢气分离 氧化钨催化剂 能量效率 回收率
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膜分离耦合电化学氢泵提氦工艺设计与优化
4
作者 程安迪 刘世帅 +5 位作者 吴雪梅 姜晓滨 贺高红 王璠 杜国栋 肖武 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期704-713,共10页
深冷精馏的氦气富集工艺存在能耗高、投资大,催化氧化法脱氢会引入新杂质(O2、H2O等)的问题,因此提出基于膜分离耦合电化学氢泵的脱氮单元尾气提氦工艺。二级膜分离富集氦气,电化学氢泵分离氢气/氦气,一步实现高效脱氢提氦和氢气资源化... 深冷精馏的氦气富集工艺存在能耗高、投资大,催化氧化法脱氢会引入新杂质(O2、H2O等)的问题,因此提出基于膜分离耦合电化学氢泵的脱氮单元尾气提氦工艺。二级膜分离富集氦气,电化学氢泵分离氢气/氦气,一步实现高效脱氢提氦和氢气资源化利用。基于课题组自主开发的膜分离和电化学氢泵单元模块,利用Aspen HYSYS对耦合工艺进行了建模及数据分析,并结合灵敏度分析法和响应面法对工艺关键参数进行了优化。最优工艺条件是第1、2级膜面积分别为4759.5和435.3 m^(2),第1、2级膜进料绝对压强分别为6010.3和4352.5 kPa,第1、2级电化学氢泵的膜电极面积分别为39和17 m^(2),施加电势均为1 V。该条件下,产品氦气摩尔含量为99.99%,总回收率为95.67%,同时副产燃料电池车用标准的氢气。经济评价结果表明,在考虑氢气副产品附加值的条件下,耦合工艺高纯氦气生产成本为标准状态下125.47元/m3,动态投资回收期为2.09 a,内部收益率为79%,具有显著的经济优势。 展开更多
关键词 氦气 膜分离 电化学氢泵 响应面法 Aspen HYSYS
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氢泵法分离氢气技术研究现状分析及优化建议 被引量：1
5
作者 董杰 孙进 +3 位作者 时振堂 董翠翠 刘维功 王美威 《当代化工》 CAS 2022年第3期703-706,共4页
混氢天然气输送技术是近年发达国家提出的氢气输送新方案,该技术利用现有的天然气管道设施,有效避免了大规模输氢管网的建设投资,可以解决氢气规模化长距离运输的难题。电化学氢泵作为一种创新形式的氢气分离提纯装置,相较于传统的氢气... 混氢天然气输送技术是近年发达国家提出的氢气输送新方案,该技术利用现有的天然气管道设施,有效避免了大规模输氢管网的建设投资,可以解决氢气规模化长距离运输的难题。电化学氢泵作为一种创新形式的氢气分离提纯装置,相较于传统的氢气分离手段,它对于长距离混输天然气下游用户分离氢气具有较大优势,剩余甲烷等气体可作燃料气继续使用。通过氢泵法分离得到高纯度产品氢气的同时可以对氢气进行压缩输出,进而一步实现氢气的提纯和压缩。 展开更多
关键词 混氢天然气输送技术 氢气分离 电化学氢泵 氢气压缩
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膜改性调节阴极加氢过程 被引量：1
6
作者 沈丽霞 宋颖韬 《沈阳理工大学学报》 CAS 2020年第3期25-29,共5页
质子交换膜反应器(PEMR)可实现阴极侧CO2的加H转化。本文采用层层自组装(LBL)的方式制备双极膜,用磺化度(DS)为57%的膜,对其进行自组装改性一至三层的表面,采用正交实验的设计,用控制变量法对膜表面进行改性。通过线性伏安(LSV)特性曲... 质子交换膜反应器(PEMR)可实现阴极侧CO2的加H转化。本文采用层层自组装(LBL)的方式制备双极膜,用磺化度(DS)为57%的膜,对其进行自组装改性一至三层的表面,采用正交实验的设计,用控制变量法对膜表面进行改性。通过线性伏安(LSV)特性曲线对阴极电势进行比较,用气相色谱的填充柱TDX-01以及核磁共振氢谱对气液相产物进行检测,比较不同改性方式下的性能。结果表明,自组装可以明显提高阴极加氢的电流效率,且随着自组装层数的增加,阴极用来加氢的电势增加,产物的效率增加。 展开更多
关键词 层层自组装 磺化度 电化学氢泵
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电化学氢泵法对铝液无污染脱氢效果的影响
7
作者 王东 刘春明 +2 位作者 陈琳琳 张媛媛 张玮 《特种铸造及有色合金》 CAS CSCD 北大核心 2016年第11期1208-1210,共3页
利用固相反应法合成CaZr0.9In0.1O3-α质子导体并将其作为电解质组装成浓差电池短路氢泵,在电池短路情况下,通过改善物理条件(真空抽取、O2或Ar气体携带)下实现对铝液的无污染脱氢过程。结果表明,该氢泵显著降低铝液中的氢含量,100g铝... 利用固相反应法合成CaZr0.9In0.1O3-α质子导体并将其作为电解质组装成浓差电池短路氢泵,在电池短路情况下,通过改善物理条件(真空抽取、O2或Ar气体携带)下实现对铝液的无污染脱氢过程。结果表明,该氢泵显著降低铝液中的氢含量,100g铝液中的氢含量由79.84mL降至0.15mL。此外,试验还探索了氢泵在外加电压1.5V条件下的脱氢效果,发现可将100g铝液中的氢含量由6.43mL降至3.67mL,也达到了一定的脱氢效果。 展开更多
关键词 质子导体 铝液脱氢 电化学氢泵 氢传感器
原文传递
PEMFC电化学氢泵活化方法及其强化机制 被引量：1
8
作者 戴海勤 杨代军 +3 位作者 明平文 李冰 张存满 汪殿龙 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期20-28,共9页
质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)通常需活化才能发挥其最佳性能。与传统的活化方法相比,电化学氢泵可以节约时间和氢气成本。电化学氢泵是一种使氢气在阳极氧化成质子,然后质子在外加电场作用下迁移到阴... 质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)通常需活化才能发挥其最佳性能。与传统的活化方法相比,电化学氢泵可以节约时间和氢气成本。电化学氢泵是一种使氢气在阳极氧化成质子,然后质子在外加电场作用下迁移到阴极并且被还原成氢气的方法。借助极化曲线测试、交流阻抗测试和循环伏安测试等方法研究电化学氢泵活化后PEMFC的发电性能、内部阻抗和催化剂电化学活性比表面积(electrochemical specific area,ECSA)的变化,进而分析其活化机理。此外,研究不同电流密度、进气湿度和活化温度对氢泵活化效果的影响。结果表明:氢泵活化后,燃料电池发电性能显著提升,Tafel斜率降低,电荷传输阻抗和质量传输阻抗降低,欧姆阻抗基本不变,ECSA增加,因此氢泵活化机制与催化剂活性物种数量、催化层微观结构有关。在电流密度200 mA·cm^(-2)下氢泵活化的效果强于100 mA·cm^(-2)。在进气湿度为150%RH下氢泵活化的效果强于100%RH和200%RH。另外,活化温度对氢泵活化效果的影响不大,在常温下氢泵活化30 min即可使燃料电池完全活化。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 电化学氢泵活化 交流阻抗 循环伏安
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孤立的Ni/Co双金属位点协同催化CO_(2)电还原 被引量：1
9
作者 冯曼曼 方远鑫 +3 位作者 程慧远 潘东伟 吴雪梅 贺高红 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期92-97,共6页
相邻活性位点间的协同作用可以促进催化活性,同时保持源自原子分散性质的高原子利用率,双金属位点催化剂正成为CO_(2)还原反应研究中的新领域。锚定在氮化碳上的原子级分散的Ni/Co双金属活性位点,可作为一种高效的CO_(2)电还原催化剂。... 相邻活性位点间的协同作用可以促进催化活性,同时保持源自原子分散性质的高原子利用率,双金属位点催化剂正成为CO_(2)还原反应研究中的新领域。锚定在氮化碳上的原子级分散的Ni/Co双金属活性位点,可作为一种高效的CO_(2)电还原催化剂。该催化剂在-0.6~-1.1 V的宽电势范围内表现出优异的选择性(CO法拉第效率超过90%),并且在连续电解40 h后仍保持94%的初始选择性,显示出卓越的稳定性。 展开更多
关键词 二氧化碳电还原 原子级催化剂 协同作用 活性位点 电化学氢泵反应器
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