水不完全分解制氫的探索性研究.pdf

1、氫氣具有燃燒清潔的特性,是作為交通工具燃料的理想選擇,特別是能量效率高的質(zhì)子交換膜燃料電池電動車技術(shù)的發(fā)展使得這種選擇變?yōu)榭赡?本研究提出水不完全分解制氫方法,該方法利用鐵作為循環(huán)介質(zhì),包括三個階段:一、利用水蒸汽一鐵反應(yīng)實現(xiàn)水的不完全分解制取氫氣；二、利用低燃值氣體(如合成氣、煤焦氣等)實現(xiàn)介質(zhì)鐵的還原；三、利用煤氣化等方法產(chǎn)生低燃值氣體；從而實現(xiàn)循環(huán)制氫.該方法反應(yīng)條件溫和,產(chǎn)生的氫氣來自于水而不是化石燃料,因此產(chǎn)生的氫氣不含任何雜

2、質(zhì),可作為任何燃料電池的燃料源.從氫氣存儲的角度來看,常壓下,其理論儲氫效率為4.76﹪(質(zhì)量比). 本論文設(shè)計和開發(fā)一種新的工藝路線,擴大了燃料來源,使燃料源不僅可以是烴類/醇類也可以是煤或可再生的生物質(zhì)等燃料,對整個反應(yīng)體系進行了詳盡的熱力學(xué)和反應(yīng)機理分析,并在此分析的基礎(chǔ)上通過實驗研究了負載型鐵作為循環(huán)介質(zhì),H2和CO作為還原氣體,反應(yīng)體系在500-800℃范圍內(nèi)的產(chǎn)氫量、產(chǎn)氫速率、氫氣的質(zhì)量以及循環(huán)的穩(wěn)定性.以CO作為還

3、原介質(zhì)時,還原過程中存在大量的析碳反應(yīng),造成表面碳沉積,在后續(xù)的氧化反應(yīng)過程中水煤氣反應(yīng)的發(fā)生,使得產(chǎn)氫量大于理論值,并且生成大量的CO,造成氫氣的質(zhì)量下降.實驗得出提高還原溫度或降低CO濃度有利于抑制碳沉積,提高產(chǎn)品氣的質(zhì)量.同時研究表明在該循環(huán)過程中,高溫有利于還原過程的進行,但不利于水蒸氣分解制氫反應(yīng),產(chǎn)氫速率隨溫度升高而下降,因此理論上采取不等溫操作有利于提高總的制氫效率.以負載型氧化鐵作為循環(huán)介質(zhì),在所有實驗中循環(huán)的穩(wěn)定性都不