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铁基正仲氢转化催化剂的影响因素
1
作者 李娜 曹锐霄 +2 位作者 魏进 周晗 肖红梅 《无机材料学报》 北大核心 2025年第1期47-52,共6页
正仲氢转化催化剂是大型氢液化工程中的关键材料之一。然而,在实际生产中,国内大多依赖进口的商用催化剂。对催化剂性能影响因素的探索仍处于起步阶段,尚未明确。目前大多数研究只关注催化活性,而正仲氢转化催化剂的机械强度也是影响催... 正仲氢转化催化剂是大型氢液化工程中的关键材料之一。然而,在实际生产中,国内大多依赖进口的商用催化剂。对催化剂性能影响因素的探索仍处于起步阶段,尚未明确。目前大多数研究只关注催化活性,而正仲氢转化催化剂的机械强度也是影响催化剂使用效果及寿命的重要因素。基于此,本研究采用了一种简易的沉淀法实现铁基正仲氢转化催化剂的批量化制备,并探讨了催化剂活化方法、干燥温度、颗粒尺寸、原料浓度、掺杂元素等参数对催化活性以及机械强度的影响。进一步地,对自制催化剂与商用催化剂进行了催化性能和物化结构的对比。结果表明,当氢气流速为1200m L/min时,自制催化剂在77K下进行正仲氢催化转化后,出口仲氢(p-H2)的最高含量为46.49%,比商用催化剂高2.9%。自制催化剂的平均单颗粒破碎力值最高可达4.75N。本研究获得了促进催化活性优化的初步机理,对研究正仲氢催化转化具有重要意义,为国产催化剂的大规模生产提供了实验支持。 展开更多
关键词 正仲氢转化 铁基催化剂 催化活性
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基于氦膨胀制冷的正仲氢转化耦合流动换热研究
2
作者 刘璐 万开 +3 位作者 王文玥 王太 汤建成 王少恒 《化工学报》 北大核心 2025年第4期1513-1522,共10页
为探寻基于氦膨胀制冷的氢液化流程中正仲氢转化耦合流动换热特性,采用CFD数值模拟方法,以四股流板翅式换热器为研究对象,研究了氢气在填料微通道内的正仲转化反应和流动换热性能,分析了催化剂粒径和孔隙率,氢气入口Re,低压氦气与氢气... 为探寻基于氦膨胀制冷的氢液化流程中正仲氢转化耦合流动换热特性,采用CFD数值模拟方法,以四股流板翅式换热器为研究对象,研究了氢气在填料微通道内的正仲转化反应和流动换热性能,分析了催化剂粒径和孔隙率,氢气入口Re,低压氦气与氢气质量流量比m_(r)对流动换热性能及出口仲氢体积分数的影响。研究结果表明:孔隙率由0.3增大为0.7,换热增强因子TEF最大可以提升71.59%;粒径由390μm增大至790μm,TEF最大可以提升37.05%;选用较大孔隙率和催化剂粒径更有利于提升氢通道综合换热性能。氢气入口Re由1500减小为500,TEF最多可以提升147.96%,低Re运行工况的通道换热性能更优。当低压氦气与氢气质量流量比值m_(r)为6时,氢气在翅片通道内正仲转化耦合流动传热性能达到最优。研究结果可为大型氦膨胀制冷的氢液化系统提供理论指导。 展开更多
关键词 氢液化 正仲氢转化 流动传热 催化剂 数值模拟
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封装型α-Fe_(2)O_(3)@SiO_(2)催化剂的制备及其催化正仲氢转化性能评价 被引量：2
3
作者 陈志强 汪丽 +3 位作者 丁明伟 孙海云 方涛 蒋榕培 《低碳化学与化工》 CAS 北大核心 2024年第9期106-112,共7页
正氢和仲氢(以下简称“正仲氢”)转化反应影响氢气的低温液化过程,是液氢贮存和运输过程中的关键步骤。传统铁基催化剂面临活性物种聚集长大、耐水性不足和高温耐受性差等问题。为解决以上问题,通过将α-Fe_(2)O_(3)封装于具有丰富孔道... 正氢和仲氢(以下简称“正仲氢”)转化反应影响氢气的低温液化过程,是液氢贮存和运输过程中的关键步骤。传统铁基催化剂面临活性物种聚集长大、耐水性不足和高温耐受性差等问题。为解决以上问题,通过将α-Fe_(2)O_(3)封装于具有丰富孔道结构的无定形二氧化硅中,制备了催化正仲氢转化的高性能封装型α-Fe_(2)O_(3)@SiO_(2)催化剂。利用SEM、XRD和H_(2)-TPR等表征手段探究了封装型结构对催化剂表面形貌、晶体结构以及还原性能等的影响,利用性能测试装置评价了催化剂催化性能,分析并总结了封装型结构与催化剂催化性能之间的关系。结果表明,封装型结构可优化催化剂孔道结构,调控活性位点电子性质,提升催化剂结构稳定性和高温耐受性,进而提升催化剂催化性能。当体积空速为600 min^(-1)时,在α-Fe_(2)O_(3)@SiO_(2)和α-Fe_(2)O_(3)/SiO_(2)(不具备封装型结构)的作用下,装置出口处仲氢体积分数分别为41.8%和37.6%,正氢转化率分别为22.4%和16.8%,表明封装型铁基催化剂在正仲氢转化领域具备较高的应用潜力。 展开更多
关键词 正仲氢转化 封装 催化剂 电子性质
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限域效应提升正仲氢转化催化剂性能研究 被引量：2
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作者 陈志强 宋隆 +3 位作者 孙海云 丁明伟 蒋榕培 方涛 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期206-211,共6页
为制备高性能正仲氢转化铁系催化剂,在二氧化硅材料的孔道内原位制备铁基氧化物,借助于二氧化硅对铁基物种的限域效应调控催化剂性质,进而制备出高性能催化剂。采用多种表征手段研究分析了限域效应对催化剂性质的影响。结果表明,利用限... 为制备高性能正仲氢转化铁系催化剂,在二氧化硅材料的孔道内原位制备铁基氧化物,借助于二氧化硅对铁基物种的限域效应调控催化剂性质,进而制备出高性能催化剂。采用多种表征手段研究分析了限域效应对催化剂性质的影响。结果表明,利用限域效应可有效调控催化剂性质,进而提升催化剂性能。以硅源与模板剂的摩尔比为20∶1制备的二氧化硅材料为载体的正仲氢转化铁系催化剂,在液氮温度(-196℃)、体积空速为600 min^(-1)的条件下,正氢转化率可达47.2%,装置出口处仲氢体积分数可达36.4%。 展开更多
关键词 正仲氢转化 铁基催化剂 限域效应 二氧化硅
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海上多孔介质通道内氢气换热与正仲氢转化的耦合特性 被引量：3
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作者 孙崇正 樊欣 +3 位作者 李玉星 许洁 韩辉 刘亮 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期1281-1290,共10页
在我国“碳达峰、碳中和”的战略目标下,风电和化石能源制氢技术正不断发展,利用海上风电资源或天然气制备氢气,并通过储运技术送到氢能源市场,为解决海上风电并网和消纳的难题、促进深海天然气资源的低碳发展提供了可行的思路,因此研... 在我国“碳达峰、碳中和”的战略目标下,风电和化石能源制氢技术正不断发展,利用海上风电资源或天然气制备氢气,并通过储运技术送到氢能源市场,为解决海上风电并网和消纳的难题、促进深海天然气资源的低碳发展提供了可行的思路,因此研究应用于浮式氢气液化工艺系统的绕管式换热器海上适应性具有重要意义。本文基于多自由度的晃荡平台,搭建了浮式多孔介质通道内压降测试实验装置;基于多孔介质模型、正-仲氢转化和氢流动换热理论模型,建立了多孔介质通道内耦合正-仲氢转化的流动换热数值模型。通过实验与数值模拟相结合的方法,分析海况和水平条件下多孔介质换热通道的性能变化。研究结果表明,填充催化剂的绕管式换热器多孔介质通道内压降明显,温降不明显,管内仲氢含量增加;随着氢气流量的增加,传热系数逐渐增大,而出口仲氢的含量逐渐降低;海况对海上多孔介质换热通道的压降和传热特性影响较小。 展开更多
关键词 海上 换热器 氢气储运 正仲氢转化 氢气液化
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不同温区正仲氢催化转化特性测试流程的能耗和成本比较分析
6
作者 花亦怀 李秋英 +5 位作者 程昊 张涵玮 刘文睿 白昊川 王凯 邱利民 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期102-111,共10页
为了应对氢液化系统中氢物性和正仲氢催化剂活性的剧烈变化所引起的不同温区下正仲氢连续催化转化的特性差异,基于液氮预冷,提出了两种分别采用液氦冷却和GM制冷机冷源的分温区多级测试流程。在Aspen HYSYS中针对典型工况建立了热力学模... 为了应对氢液化系统中氢物性和正仲氢催化剂活性的剧烈变化所引起的不同温区下正仲氢连续催化转化的特性差异,基于液氮预冷,提出了两种分别采用液氦冷却和GM制冷机冷源的分温区多级测试流程。在Aspen HYSYS中针对典型工况建立了热力学模型,分析了不同流量、测试时间下各流程方案的能耗和成本,并针对GM制冷机方案详细研究了换热效率、布置方式等对流程性能的影响。结果表明:对于0.01 g/s的小流量等级,当测试时间大约为720 h时,两种流程的测试成本接近。此外,在能够满足对应流量测试要求的前提下,制冷机换热效率对流程性能的影响不大,而多台GM制冷机分开串联的布置方式可以有效减小系统换热器[火用]损。 展开更多
关键词 正仲氢转化 液氦 GM制冷机 能耗 成本 [火用]损
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正-仲氢催化转化研究进展
7
作者 卓红英 赵忠正 +2 位作者 沈铮 杨小峰 黄延强 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期3883-3895,共13页
氢能是一种重要的可再生能源,具有能量密度大、热值高且环境友好等优点。在“碳达峰”和“碳中和”的背景下,氢能成为代替传统化石能源的重要选择之一。氢液化是氢能大规模应用的基础,而正-仲氢催化转化则是氢液化过程中不可缺少的关键... 氢能是一种重要的可再生能源,具有能量密度大、热值高且环境友好等优点。在“碳达峰”和“碳中和”的背景下,氢能成为代替传统化石能源的重要选择之一。氢液化是氢能大规模应用的基础,而正-仲氢催化转化则是氢液化过程中不可缺少的关键环节。尽管正-仲氢催化转化在液氢生产中已发挥了重要作用,但对正-仲氢催化转化的发展过程及机制仍缺乏系统归纳总结。为此,综述了自20世纪30年代以来,国内外正-仲氢催化转化的研究进程,从催化剂、反应机制和反应动力学等方面总结了正-仲氢催化转化催化剂的发展历程、反应机理的认识过程,以及反应动力学的研究进展。最后,对正-仲氢催化转化的未来研究方向做了展望。 展开更多
关键词 正-仲氢转化 氢液化 反应机制 催化剂技术 反应动力学
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基于低温制冷机的小型氢液化方案对比
8
作者 史超越 宛传聪 +2 位作者 朱少龙 邱利民 王凯 《低温工程》 北大核心 2025年第1期29-35,共7页
通过构建小型氢液化系统热力学稳态模型并使用Matlab进行数值模拟,探究了制冷机排布方式、数量以及氢气压力、换热温差和正仲氢转化对液化率的影响。研究发现,制冷机串联排布较并联排布具有显著的性能优势,两台制冷机串联时液化率可达3.... 通过构建小型氢液化系统热力学稳态模型并使用Matlab进行数值模拟,探究了制冷机排布方式、数量以及氢气压力、换热温差和正仲氢转化对液化率的影响。研究发现,制冷机串联排布较并联排布具有显著的性能优势,两台制冷机串联时液化率可达3.70 kg/d,而并联时液化率仅为1.53 kg/d。氢气压力是影响液化性能的关键参数,当压力从0.1 MPa增至1.0 MPa时,单台制冷机的液化率增长140.5%。降低换热温差可有效改善系统性能,当温差从1 K降至0.5 K时,单机液化率提升6.6%,但需权衡换热器成本。考虑正仲氢转化后,系统液化率下降约10%—15%。 展开更多
关键词 氢液化 低温制冷机 小型液化系统 热力学模型制冷机排布 正仲氢转化
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