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Ru/M_(x)O_(y)催化甲醇水蒸气重整反应的载体效应
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作者 张磊 刘明新 +4 位作者 郑亦凇 安国超 韩蛟 张财顺 高志贤 《燃料化学学报(中英文)》 北大核心 2025年第8期1233-1242,共10页
以CeO_(2)、ZrO_(2)、γ-Al_(2)O_(3)、AlO(OH)为载体,RuCl_(3)为钌源,采用沉积-沉淀法制备Ru/M_(x)O_(y)催化剂。通过XRD、BET、H_2-TPR、XPS等表征手段,结合高通量甲醇水蒸气重整制氢反应评价,探究了不同载体对Ru/M_(x)O_(y)催化剂催... 以CeO_(2)、ZrO_(2)、γ-Al_(2)O_(3)、AlO(OH)为载体,RuCl_(3)为钌源,采用沉积-沉淀法制备Ru/M_(x)O_(y)催化剂。通过XRD、BET、H_2-TPR、XPS等表征手段,结合高通量甲醇水蒸气重整制氢反应评价,探究了不同载体对Ru/M_(x)O_(y)催化剂催化性能的影响。实验结果表明,RuO_(x)和载体之间相互作用的差异,以及是否存在氧空位,呈现出明显的载体效应。以CeO_(2)为载体制备的Ru/CeO_(2)催化剂,RuO_(x)分散性较好,RuO_(x)和载体之间的相互作用较强,存在氧空位,催化活性较好。在反应温度为420℃,水醇物质的量比为1.2,甲醇水质量空速为6 h^(-1)的条件下,甲醇转化率为88.64%,在高通量下表现出较好的催化活性。 展开更多
关键词 Ru基催化剂 甲醇水蒸气重整 载体 CeO_(2)
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Cu-La-Al尖晶石催化剂的甲醇水蒸气重整制氢反应性能 被引量:1
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作者 武文杰 冯阳 +5 位作者 王俊刚 陈从标 马中义 郗宏娟 侯博 杨晓峰 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第5期134-144,共11页
在甲醇水蒸气重整制氢(MSR)反应中,Cu-Al尖晶石催化剂因具有低成本和高选择性的特点,使其成为该反应的理想催化剂,但其催化性能还有待进一步提高。采取共沉淀法、溶胶-凝胶法和浸渍法制备了Cu-Al尖晶石催化剂,并将其用于MSR反应中。结... 在甲醇水蒸气重整制氢(MSR)反应中,Cu-Al尖晶石催化剂因具有低成本和高选择性的特点,使其成为该反应的理想催化剂,但其催化性能还有待进一步提高。采取共沉淀法、溶胶-凝胶法和浸渍法制备了Cu-Al尖晶石催化剂,并将其用于MSR反应中。结果表明,共沉淀法制备的Cu-Al尖晶石催化剂在MSR反应中表现出优异的性能,这是由于其比表面积最大,有利于活性位点的暴露。在此基础上,用不同摩尔分数的稀土元素La对共沉淀法制备的Cu-Al尖晶石催化剂进行了改性。结果表明,稀土元素La的引入不仅能进一步提升催化剂的比表面积,还会导致Cu-Al尖晶石微观结构发生变化。由于部分La进入尖晶石结构中,从而改变了Cu-Al尖晶石阳离子的分布情况,并使晶粒尺寸减小。因此,添加适量的稀土元素La可以提升Cu-Al尖晶石的MSR反应性能,而过量的La会导致催化剂表面形成LaAlO3,从而降低催化剂的活性。 展开更多
关键词 共沉淀法 Cu-La-Al尖晶石 甲醇水蒸气重整制氢 制氢 催化剂
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Cu基和Pt基甲醇水蒸气重整制氢催化剂研究进展 被引量:1
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作者 刘雪 王力鹏 +7 位作者 李璐伶 王凯 刘文举 胡彪 曹道帆 江锋浩 李俊国 刘科 《物理化学学报》 北大核心 2025年第5期74-102,共29页
甲醇水蒸气重整(methanol steam reforming,MSR)反应是实现甲醇在线制氢的重要途径,在清洁能源应用中具有重要作用。MSR反应中的催化性能直接影响氢气产量和副产物组成,其中Cu基和Pt基催化剂被广泛研究。其催化机制主要涉及甲醇和水分子... 甲醇水蒸气重整(methanol steam reforming,MSR)反应是实现甲醇在线制氢的重要途径,在清洁能源应用中具有重要作用。MSR反应中的催化性能直接影响氢气产量和副产物组成,其中Cu基和Pt基催化剂被广泛研究。其催化机制主要涉及甲醇和水分子中C―H和O―H键的断裂。Cu基催化剂的活性依赖于Cu^(0)和Cu^(+)位点的比例及协同作用,Pt基催化剂则通过Pt^(0)、Pt^(δ+)或Pt^(2+)活性位点与氧空位的相互作用发挥作用。然而,活性金属与载体之间的电子转移及相互作用机制仍存争议,影响金属价态、吸附位点及反应路径选择,特别是在甲醇脱氢生成中间产物(如甲醛、甲酸和甲酸甲酯)的反应路径上,尚未形成统一认识。本文总结了Cu^(0)与Cu^(+)的单位点与协同位点机制,探讨了Pt基催化剂的直接路径与协同路径,分析In_(2)O_(3)等对Pt位点调控及氧空位生成的促进作用。通过催化性能评估与机理研究,提出了优化催化剂活性和稳定性的策略。本综述不仅深化了对MSR反应机理的理解,还为高效催化剂的设计提供了理论基础和研究方向。 展开更多
关键词 甲醇水蒸气重整制氢 Cu基和Pt基催化剂 活性位点 协同作用 反应路径
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烧绿石载体催化剂用于长链碳氢燃料水蒸气重整制氢
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作者 李林 王昱瑞 +1 位作者 李爽 史翊翔 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第2期103-111,共9页
通过柴油水蒸气重整制富氢合成气由于其有高H_(2)/CO比和外部热源可用性,备受关注。然而,柴油中长碳链及复杂组分构成使催化剂存在氢气产率低、高温热烧结、积碳等技术难题。为了实现柴油高效重整制氢,创新性地采用不同A位(La^(3+)/Pr^(... 通过柴油水蒸气重整制富氢合成气由于其有高H_(2)/CO比和外部热源可用性,备受关注。然而,柴油中长碳链及复杂组分构成使催化剂存在氢气产率低、高温热烧结、积碳等技术难题。为了实现柴油高效重整制氢,创新性地采用不同A位(La^(3+)/Pr^(3+)/Sm^(3+))和B位为Ce元素构成的烧绿石作为载体并负载贵金属Rh制备催化剂,由于其载体有良好的氧流动性从而提升了柴油重整性能和抗积碳性能。通过拉曼光谱和电子顺磁共振表征结果表明:相比Pr_(2)Ce_(2)O_(7)、Sm_(2)Ce_(2)O_(7)和CeO_(2)载体,La_(2)Ce_(2)O_(7)载体含有更多的氧空穴和超氧O_(2)^(-)离子,此外XPS、O_(2^(-))TPD表征结果表明:质量分数3%Rh/La_(2)Ce_(2)O_(7)催化剂相比Rh负载其他载体催化剂含有更丰富且更活泼的表面吸附氧物种,这与质量分数3%Rh/La_(2)Ce_(2)O_(7)催化剂在正十六烷水蒸气重整中性能最优有密切关系。质量分数3%Rh/La_(2)Ce_(2)O_(7)催化剂转化率最高达到97.2%,产物中氢气体积分数达到70.2%,副产物体积分数最低,甲烷(CH4)体积分数仅为0.03%,且没有乙烯产生(未达色谱检出线0.00001%),此外C_(2)~C_(5)体积分数也只有0.0005%。将Rh含量进一步降低的质量分数1%Rh/La_(2)Ce_(2)O_(7)催化剂应用于真实柴油水蒸气重整制氢,发现柴油重整性能相比正十六烷重整仅轻微下降,转化率仍高达97.5%,产物氢气体积分数达67.9%,副产物CH_(4)、乙烯和C_(2)~C_(5)体积分数分别低至0.15%、0.04%和0.07%。催化剂显示出较好的重整性能及抗积碳性能,在工程实践应用中显示出巨大潜力。 展开更多
关键词 重整制氢 柴油重整制氢 水蒸气重整 烧绿石载体 重整催化剂
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焙烧温度对Ru/CeO_(2)催化剂在高通量甲醇水蒸气重整制氢反应中催化性能的影响
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作者 李佳祺 刘明新 +5 位作者 初奇瑞 尹扬凯 孙梁毅 赵广富 张娜 张磊 《低碳化学与化工》 北大核心 2025年第3期23-29,共7页
高效催化剂的研制是高通量甲醇水蒸气重整制氢反应的关键技术之一。以RuCl_(3)为原料、CeO_(2)为载体,采用沉积-沉淀法制备了Ru/CeO_(2)催化剂,通过XRD、N_(2)吸/脱附、H2-TPR和XPS等对催化剂性质进行了分析,并考察了焙烧温度对催化剂... 高效催化剂的研制是高通量甲醇水蒸气重整制氢反应的关键技术之一。以RuCl_(3)为原料、CeO_(2)为载体,采用沉积-沉淀法制备了Ru/CeO_(2)催化剂,通过XRD、N_(2)吸/脱附、H2-TPR和XPS等对催化剂性质进行了分析,并考察了焙烧温度对催化剂在高通量甲醇水蒸气重整制氢反应中催化性能的影响。结果表明,随焙烧温度的升高,RuO_(x)物种的还原性能先变强后变弱,表面氧空位相对含量先升高后降低。其中,Ru/CeO_(2)-500催化剂中RuO_(x)物种的还原性能较强,催化剂表面氧空位相对含量较高,催化活性较好。在反应温度为420℃、水醇物质的量比为1.2:1.0和甲醇水质量空速为6.0 h^(-1)的条件下,Ru/CeO_(2)-500催化剂的甲醇转化率为91.8%。 展开更多
关键词 甲醇转化 Ru/CeO_(2)催化剂 焙烧温度 甲醇水蒸气重整
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固体氧化物燃料电池用甲醇水蒸气重整反应器研究进展
6
作者 胡洋 韩传军 +5 位作者 胡强 李汶颖 安全成 苏洋 武洪松 袁果 《化工进展》 北大核心 2025年第1期169-183,共15页
固体氧化物燃料电池分布式热电联供技术是建设“清洁、低碳、安全、高效”现代能源体系、提高能源供给、保障能源消费安全的重要途径。氢是固体氧化物燃料电池最主要且最适合的燃料,然而,固体氧化物燃料电池分布式热电联供技术的应用受... 固体氧化物燃料电池分布式热电联供技术是建设“清洁、低碳、安全、高效”现代能源体系、提高能源供给、保障能源消费安全的重要途径。氢是固体氧化物燃料电池最主要且最适合的燃料,然而,固体氧化物燃料电池分布式热电联供技术的应用受限于氢储运技术的发展。采用液态甲醇作为储氢载体现场重整制氢,有望在氢源供应问题上实现突破。为研究国内外固体氧化物燃料电池用甲醇水蒸气重整反应器进展,本文概述了氢源供应方式,着重总结了现场重整制氢的核心设备——甲醇水蒸气重整反应器的结构功能和供热方式,分析了影响反应器重整性能的操作参数和结构参数,并介绍了甲醇水蒸气重整反应器与固体氧化物燃料电池集成发电的特点,提出固体氧化物燃料电池用甲醇水蒸气重整反应器未来发展方向包括大功率甲醇水蒸气重整反应器的设计、大功率甲醇水蒸气重整反应器制氢机理及传热传质特性研究,以及采用甲醇水蒸气重整反应器直接为中温固体氧化物燃料电池供氢发电的性能。 展开更多
关键词 燃料电池 化学反应器 甲醇水蒸气重整 分布式热电联供
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基于3D打印技术的甲烷水蒸气重整研究
7
作者 李聪 余冉 +3 位作者 刘太楷 邓春明 邓畅光 刘敏 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期36-44,共9页
天然气(主要成分为甲烷)重整是天然气高效清洁利用的重要途径,重整获得富含氢气的重整气,可供固体氧化物燃料电池进行高效发电。甲烷水蒸气重整需要反应器以及负载其上的重整催化剂,基于3D打印技术的多孔结构具有良好的耐高温、抗氧化... 天然气(主要成分为甲烷)重整是天然气高效清洁利用的重要途径,重整获得富含氢气的重整气,可供固体氧化物燃料电池进行高效发电。甲烷水蒸气重整需要反应器以及负载其上的重整催化剂,基于3D打印技术的多孔结构具有良好的耐高温、抗氧化和结构稳定性等特点,负载Ni基催化剂用于甲烷催化重整可有效提升反应器稳定性,但相关研究较少。采用浸渍法将Ni-CeO_(2)/γ-Al_(2)O_(3)催化剂负载于3D打印制备的多孔结构和金属泡沫反应器,通过催化剂形貌、分布规律、相结构以及热稳定性的表征,研究了重整反应温度、浆料配比、反应器结构等因素对甲烷水蒸气重整效果的影响。结果显示,催化剂的最佳配比是PVA含量为3.5%(若无特殊说明,均为质量分数),Ni含量为19%,CeO_(2)和γ-Al_(2)O_(3)的含量分别为16%和2.5%。重整测试结果表明,负载催化剂前,重整反应温度低于700℃时,Inconel625和泡沫Ni多孔反应器重整得到的氢气浓度均低于13%(体积分数),而重整反应温度高于800℃时,Inconel625和泡沫Fe多孔反应器重整效果接近,但Inconel625稳定性优于泡沫Fe;负载催化剂后,NCA-I(Inconel625)样品始终表现出低于NCA-N(泡沫Ni)和NCA-F(泡沫Fe)的重整性能,这主要是因为NCA-I含有较多的Cr元素,高温下Cr氧化生成Cr2O3氧化膜,阻碍了反应气和Ni的接触,但测试后NCA-I样品表现出优异的稳定性,无明显脆化和断裂现象,可有效提升重整反应器的稳定性。 展开更多
关键词 甲烷水蒸气重整 反应器 催化剂 Ni-CeO_(2)/γ-Al_(2)O_(3) 3D打印
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制备方法对Cu/Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_(2)催化剂催化甲醇水蒸气重整制氢性能的影响 被引量:3
8
作者 徐青文 柯举仓 +4 位作者 李蕊 李鹏 王凤霞 马清祥 赵天生 《低碳化学与化工》 CAS 北大核心 2024年第9期33-40,50,共9页
制备方法会影响催化剂中Cu物种种类、分散性及其与载体之间的相互作用。分别采用沉积沉淀法、氨蒸法、浸渍法和共沉淀法制备了以Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_(2)固溶体为载体、Cu负载量(质量分数)为15%的Cu/Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_(2)催化剂。采用XRD... 制备方法会影响催化剂中Cu物种种类、分散性及其与载体之间的相互作用。分别采用沉积沉淀法、氨蒸法、浸渍法和共沉淀法制备了以Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_(2)固溶体为载体、Cu负载量(质量分数)为15%的Cu/Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_(2)催化剂。采用XRD、N_(2)物理吸/脱附、N_(2)O滴定和SEM等对催化剂的物相组成、织构性质、Cu分散度和微观结构等进行了表征,并采用固定床反应器评价了催化剂的甲醇水蒸气重整制氢催化性能。结果表明,与其他3种方法制备的Cu/Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_(2)催化剂相比,采用沉积沉淀法制备的Cu/Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_(2)催化剂(Cu/Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_(2)-DP)具有相对最大的比表面积(82.5 m^(2)/g)和Cu比表面积(206.0 m^(2)/g),以及相对最高的Cu分散度(30.5%)。在温度为250℃、常压、n(去离子水):n(甲醇)为1.3:1.0和液时空速为6 mL/(g·h)的条件下反应24 h,Cu/Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_(2)-DP表现出相对最优的催化性能,其甲醇转化率为95.2%,产氢速率为286.8 mmol/(g·h),CO选择性为0.86%。 展开更多
关键词 甲醇水蒸气重整 Cu基催化剂 制备方法 铈锆固溶体 Cu分散度
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铈基复合氧化物负载CuO用于甲醇水蒸气重整制氢 被引量:2
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作者 高瑞瑞 徐青文 +3 位作者 李鹏 李蕊 马清祥 赵天生 《石油学报(石油加工)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1473-1484,共12页
甲醇水蒸气重整制氢工艺具有反应温度低、H_(2)选择性高、副产物CO含量低等优点,常与燃料电池联用。CeO_(2)有较好的储放氧功能,但其热稳定性较差。采用共沉淀法将不同过渡金属掺杂在CeO_(2)载体上形成CeMO_(2)(M为Zr,Mn,Fe和Cr)固溶体... 甲醇水蒸气重整制氢工艺具有反应温度低、H_(2)选择性高、副产物CO含量低等优点,常与燃料电池联用。CeO_(2)有较好的储放氧功能,但其热稳定性较差。采用共沉淀法将不同过渡金属掺杂在CeO_(2)载体上形成CeMO_(2)(M为Zr,Mn,Fe和Cr)固溶体,后通过沉积-沉淀法负载一定量的CuO,制备出一系列的CuO/CeMO_(2)催化剂。通过XRD、H_(2)-TPR、XPS等表征手段,探究不同过渡金属掺杂对催化剂结构、性质和甲醇水蒸气重整制氢活性的影响。结果表明,掺杂Zr和Mn提高了催化剂的比表面积和Cu分散度,促进了缺陷结构的形成和氧空位的迁移效率,使CuO和CeO_(2)之间的相互作用加强。而Fe和Cr的加入降低了CuO的分散,削弱了Cu-Ce的相互作用,使催化剂的催化性能降低,产生负面影响。其中,CuO/CeZrO_(2)催化活性最佳,在反应温度250℃、水/醇摩尔比1.3和气体体积空速2400 h^(-1)时,甲醇转化率达到90%,产氢速率为95 mL/(g·min)。 展开更多
关键词 过渡金属 甲醇水蒸气重整 氧化铈 固溶体 掺杂
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稀土改性CaO载体负载Ni催化乙醇水蒸气重整制氢 被引量:1
10
作者 李亮荣 杨小喆 +3 位作者 江文丹 张亮东 杨青青 章志红 《稀有金属与硬质合金》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期50-54,共5页
将稀土化合物La_(2)O_(2)CO_(3)改性CaO载体负载Ni制备Ni/CaO-La_(2)O_(2)CO_(3)(NCaL)催化剂,对其催化乙醇水蒸气重整制氢效果进行了研究,并与未改性的Ni/CaO(NCa)催化剂进行对比。采用X射线衍射仪(XRD)分析催化剂的物相,程序升温化学... 将稀土化合物La_(2)O_(2)CO_(3)改性CaO载体负载Ni制备Ni/CaO-La_(2)O_(2)CO_(3)(NCaL)催化剂,对其催化乙醇水蒸气重整制氢效果进行了研究,并与未改性的Ni/CaO(NCa)催化剂进行对比。采用X射线衍射仪(XRD)分析催化剂的物相,程序升温化学吸附仪(TPR)测试氧化还原能力,色谱工作站分析制氢性能。结果显示:300℃下,NCa的乙醇转化率不到70%,而NCaL的乙醇转化率超过80%;400℃下,NCaL的乙醇转化率已达100%,而NCa的乙醇转化率不到95%。La_(2)O_(2)CO_(3)改性能显著提高催化剂的低温乙醇转化率和催化活性。600℃下,NCaL的H_(2)选择性达到最大值近90%,较NCa的最大值提高了14.31%。NCaL的H_(2)、CO_(2)选择性明显高于NCa,而CO、CH4选择性有所降低。La_(2)O_(2)CO_(3)改性能显著提高催化剂的H_(2)选择性,稀土改性CaO载体可提升Ni催化乙醇水蒸气重整制氢效果。 展开更多
关键词 NI催化剂 CaO载体 稀土改性 La_(2)O_(2)CO_(3) 乙醇水蒸气重整 制氢 乙醇转化率 产物选择性
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甲醇水蒸气重整制氢过程的能耗和经济性分析
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作者 刘铉东 张颖超 +3 位作者 栾学斌 徐润 侯朝鹏 夏国富 《石油炼制与化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期136-143,共8页
以工业甲醇制氢装置的工艺参数为基础,利用Aspen Plus软件建立了甲醇水蒸气重整制氢工艺模型,对甲醇制氢过程的反应热力学进行探讨,分析各主要工艺参数对制氢过程中能耗、物耗、成本和碳排放强度的影响。结果表明:反应温度升高有利于甲... 以工业甲醇制氢装置的工艺参数为基础,利用Aspen Plus软件建立了甲醇水蒸气重整制氢工艺模型,对甲醇制氢过程的反应热力学进行探讨,分析各主要工艺参数对制氢过程中能耗、物耗、成本和碳排放强度的影响。结果表明:反应温度升高有利于甲醇转化率的提升,但会导致CO选择性上升而氢气产率下降;在温度为240℃、压力为1.5 MPa、水醇摩尔比为1.8、变压吸附(PSA)单元氢气收率为90%的优化工况条件下,甲醇水蒸气重整制氢过程的甲醇单耗、综合能耗、碳排放强度和氢气成本分别为5.96 kg kg、1185.98 kgOE t(1 kgOE=41.8 MJ)、10.45 kg kg和17.46元kg;较高的反应压力和PSA单元氢气收率、较低的水醇摩尔比和反应温度有利于甲醇制氢过程的节能减排;而从氢气成本的角度出发,对甲醇水蒸气重整制氢过程影响由强到弱的顺序为:PSA单元氢气收率>水醇摩尔比>反应压力>反应温度。 展开更多
关键词 氢气 甲醇制氢 水蒸气重整 能耗 碳排放强度
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响应曲面法优化甲烷水蒸气重整制氢工况参数
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作者 黄兴 马强 +3 位作者 武健玮 王雨荷 陈磊 姚鑫 《石油学报(石油加工)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期708-717,共10页
基于Chemkin的蜂窝整体式反应器计算甲烷水蒸气重整中的甲烷转化率和氢气产率,得到不同工况参数(反应器温度、水蒸气与甲烷的摩尔比(水/碳比)和压力)对甲烷转化率和氢气产率的影响。采用响应曲面法以及Box-Behnken-Design模型对不同工... 基于Chemkin的蜂窝整体式反应器计算甲烷水蒸气重整中的甲烷转化率和氢气产率,得到不同工况参数(反应器温度、水蒸气与甲烷的摩尔比(水/碳比)和压力)对甲烷转化率和氢气产率的影响。采用响应曲面法以及Box-Behnken-Design模型对不同工况参数进行优化,建立以氢气产率为响应目标的响应模型。结果表明,水/碳比和反应器温度对氢气产率的影响最为显著。当反应器温度为1079.65 K、水/碳比为3.94、压力为0.11 MPa时,模拟3次的平均氢气产率为80.58%。采用化学反应过程仿真与数值结果预测相结合的方法,显著减少了仿真时间,提高了计算效率和精度。 展开更多
关键词 蜂窝整体式反应器 制氢 甲烷水蒸气重整 Chemkin模拟 响应曲面法 参数优化
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甲烷水蒸气重整反应速率模拟与机理分析
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作者 黄兴 梁家宝 +3 位作者 马强 姚鑫 刘洋 严红燕 《低碳化学与化工》 CAS 北大核心 2024年第9期12-18,共7页
氢能作为清洁能源,具有巨大的发展潜力。甲烷水蒸气重整技术是一种经济且环保的制氢方式,可产出高纯度氢并减少碳排放。但在该反应的链转移过程中,由于反应速率变化较快,目前反应机理尚不明确。采用CHEMKIN模拟软件,将甲烷水蒸气重整反... 氢能作为清洁能源,具有巨大的发展潜力。甲烷水蒸气重整技术是一种经济且环保的制氢方式,可产出高纯度氢并减少碳排放。但在该反应的链转移过程中,由于反应速率变化较快,目前反应机理尚不明确。采用CHEMKIN模拟软件,将甲烷水蒸气重整反应动力学模型与平推流反应器(PFR)进行耦合,在温度为1200 K、水碳比(物质的量比)为3.0和气体入口质量流量为0.01 g/s的反应条件下进行模拟。通过分析CH_(4)、H_(2)O及中间产物CH_(3)基元反应速率,确定了影响反应的主要物质,进而对反应机理(主要指反应路径)进行了深入分析。结果表明,水蒸气和CH_(4)在催化剂表面发生的吸附和解吸附反应以及H_(2)O(s)(s代表吸附态)和CH_(4)(s)在催化剂表面发生的解离反应对甲烷水蒸气重整反应的影响较大;CH_(4)(s)在催化剂表面的两种解离反应分别为直接解离和与O(s)发生反应解离,且与O(s)发生反应的解离速率要高于直接解离速率。CH_(4)(s)在催化剂表面的反应路径为CH_(4)(g)→CH_(4)(s)→CH_(3)(s)→CH_(2)(s)→CH(s)→C(s),其中CH_(4)(g)→CH_(4)(s)→CH_(3)(s)对反应的影响最大。H_(2)O(g)同样吸附在催化剂表面,其反应路径为H_(2)O(g)→H_(2)O(s)→OH(s)→H(s)。 展开更多
关键词 甲烷水蒸气重整 反应速率 反应机理
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氧化物载体对Ru基催化剂催化乙醇水蒸气重整制氢反应性能的影响
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作者 李莉 许俊杰 +1 位作者 李瑞玲 鲁礼林 《武汉科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第4期264-271,共8页
分别以ZrO_(2)、Al_(2)O_(3)、La_(2)O_(3)为载体构建Ru基催化剂,借助XRD、SEM、H_(2)-TPR、XPS、乙醇水蒸气重整制氢实验及in situ-DRIFTS等对所制催化剂进行了相关测试。结果表明,Ru/ZrO_(2)催化剂的催化性能相比Ru/Al_(2)O_(3)和Ru/L... 分别以ZrO_(2)、Al_(2)O_(3)、La_(2)O_(3)为载体构建Ru基催化剂,借助XRD、SEM、H_(2)-TPR、XPS、乙醇水蒸气重整制氢实验及in situ-DRIFTS等对所制催化剂进行了相关测试。结果表明,Ru/ZrO_(2)催化剂的催化性能相比Ru/Al_(2)O_(3)和Ru/La_(2)O_(3)催化剂有显著提升,使用Ru/ZrO_(2)催化剂在450℃下催化乙醇水蒸气重整制氢的乙醇转化率和氢气选择性分别达到90.0%和78.4%,Ru/ZrO_(2)催化剂具有优异的稳定性、分散性、更强的C—C键裂解能力和催化乙醇氧化脱氢性能。 展开更多
关键词 氧化物载体 Ru基催化剂 乙醇水蒸气重整制氢 催化机理
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前驱体和沉淀剂浓度对CuO/ZnO/CeO_2-ZrO_2甲醇水蒸气重整制氢催化剂性能的影响 被引量:18
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作者 张磊 雷俊腾 +5 位作者 田园 胡鑫 白金 刘丹 杨义 潘立卫 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期1366-1374,共9页
采用共沉淀法制备了CuO/ZnO/CeO2-ZrO2甲醇水蒸气重整制氢催化剂,探讨了前驱体和沉淀剂浓度对催化剂性能的影响,并采用BET、XRD、H2-TPR和XPS等手段对催化剂进行了表征。结果表明,前驱体和沉淀剂浓度对催化剂的结构和性能影响很大,当前... 采用共沉淀法制备了CuO/ZnO/CeO2-ZrO2甲醇水蒸气重整制氢催化剂,探讨了前驱体和沉淀剂浓度对催化剂性能的影响,并采用BET、XRD、H2-TPR和XPS等手段对催化剂进行了表征。结果表明,前驱体和沉淀剂浓度对催化剂的结构和性能影响很大,当前驱体浓度为0.1 mol/L,沉淀剂浓度为0.5 mol/L时,所得催化剂CO选择性最小,催化活性最佳。在360 h稳定实验中,甲醇最高转化率达100%,重整尾气中H2含量保持在74.5%以上,CO含量低于0.8%,催化剂稳定性良好。 展开更多
关键词 甲醇水蒸气重整 催化剂 氢气 一氧化碳
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甲醇水蒸气重整制氢反应条件的优化 被引量:12
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作者 张磊 潘立卫 +5 位作者 倪长军 赵生生 王树东 胡永康 王安杰 蒋凯 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期116-122,共7页
对共沉淀法制备的CuO/ZnO/CeO2-ZrO2催化剂在甲醇水蒸气重整制氢反应体系中的性能进行了考察,并利用统计学实验设计方法对该反应的反应条件进行了优化。选择反应温度、水醇比和甲醇气体空速为独立要因,利用全因子实验设计方法,得到反应... 对共沉淀法制备的CuO/ZnO/CeO2-ZrO2催化剂在甲醇水蒸气重整制氢反应体系中的性能进行了考察,并利用统计学实验设计方法对该反应的反应条件进行了优化。选择反应温度、水醇比和甲醇气体空速为独立要因,利用全因子实验设计方法,得到反应温度对两个响应值(甲醇转化率和重整气中CO物质的量分数)的影响最为显著,甲醇气体空速对重整气中CO物质的量分数的影响最小。固定甲醇气体空速为300 h-1,利用中心旋转组合设计实验方法对反应温度和水醇比进行优化,得出当反应温度在249~258℃、水醇比在1.76~2.00时,甲醇能全部转化,重整气中CO物质的量分数小于0.5%。此模型的计算值与实验结果较为接近,表明采用统计学实验设计方法得出的结论对甲醇水蒸气重整制氢反应条件的优化具有指导意义。 展开更多
关键词 全因子设计 中心旋转组合设计 响应曲面 甲醇水蒸气重整 氢气 优化
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Cu-Ni/γ-Al_2O_3双功能催化剂上二甲醚水蒸气重整制氢 被引量:11
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作者 王晓蕾 潘相敏 +3 位作者 林瑞 寇素原 邹卫兵 马建新 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2010年第5期1296-1304,共9页
用沉积-沉淀法分别制备了Cu/γ-Al2O3、Ni/γ-Al2O3和Cu-Ni/γ-Al2O3催化剂,并研究了它们在二甲醚水蒸气重整(DMESR)制氢反应中的催化性能.采用比表面积测定(BET)、X射线衍射(XRD)、H2程序升温还原(H2-TPR)、X射线光电子能谱(XPS)、NH3... 用沉积-沉淀法分别制备了Cu/γ-Al2O3、Ni/γ-Al2O3和Cu-Ni/γ-Al2O3催化剂,并研究了它们在二甲醚水蒸气重整(DMESR)制氢反应中的催化性能.采用比表面积测定(BET)、X射线衍射(XRD)、H2程序升温还原(H2-TPR)、X射线光电子能谱(XPS)、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、程序升温氧化(TPO)和透射电子显微镜(TEM)等表征手段对催化剂的物相结构、微观形貌、还原性能、表面酸性和积炭特性等进行了研究.结果表明:Cu、Ni均为二甲醚水蒸气重整制氢的活性组分,Cu、Ni和γ-Al2O3之间存在着相互作用;镍的加入可以有效地提高铜组分在γ-Al2O3上的表面富集与分散,优化铜组分的分布状态,促进CuO颗粒的细小化,并可增强铜组分和载体之间的相互作用,有效地防止铜晶粒的团聚,从而提高催化剂的活性及稳定性;铜的加入可以改善催化剂中金属镍的分散性,减少镍颗粒的尺寸,降低催化剂对CH4的选择性,提高催化剂的H2产率,并在一定程度上抑制了积炭的形成与沉积.在350℃的温度下,反应进行100h后,Cu-Ni/γ-Al2O3催化剂仍保持95%的二甲醚转化率,说明该催化剂具有较好的活性和稳定性. 展开更多
关键词 氧化铝 二甲醚水蒸气重整 制氢 稳定性
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Ni/ZrO_2催化剂上甲烷水蒸气重整反应的研究 被引量:13
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作者 胡捷 贺德华 +2 位作者 李映伟 张昕 王晖 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期98-103,共6页
研究了Ni/ZrO2催化剂对甲烷水蒸气重整制合成气的反应性能。考察了催化剂的还原温度、载体焙烧温度以及反应温度、原料配比和空速等对催化剂性能的影响。利用XRD、TEM、XPS等手段对催化剂的织构形貌进行了表征。研究表明,Ni/ZrO2催化剂... 研究了Ni/ZrO2催化剂对甲烷水蒸气重整制合成气的反应性能。考察了催化剂的还原温度、载体焙烧温度以及反应温度、原料配比和空速等对催化剂性能的影响。利用XRD、TEM、XPS等手段对催化剂的织构形貌进行了表征。研究表明,Ni/ZrO2催化剂用于甲烷水蒸气重整制合成气不仅具有较高的活性,也具有较好的稳定性。水蒸气比增加,CH4转化率增大、CO选择性下降。CH4转化率及CO选择性均随空速增大而下降。使用10%Ni/ZrO2催化剂,在650℃、空速1 984×104h-1、原料气配比H2O∶CH4∶N2=2∶1∶2 67的条件下,获得CH4转化率85%、CO选择性70%的结果。 展开更多
关键词 甲烷 水蒸气重整 合成气 NI催化剂 ZRO2
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甲烷水蒸气重整反应研究进展 被引量:27
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作者 孙杰 孙春文 +3 位作者 李吉刚 周添 董中朝 陈立泉 《中国工程科学》 北大核心 2013年第2期98-106,共9页
甲烷水蒸气重整(SMR)作为可与多种高温发电系统耦合的燃料供应过程,目前受到相当普遍的重视。本文从SMR的过程和反应机理、甲烷重整催化剂材料和性能评价、传统反应器和微反应器的SMR性能比较,以及耦合SMR系统的匹配等方面,对SMR反应的... 甲烷水蒸气重整(SMR)作为可与多种高温发电系统耦合的燃料供应过程,目前受到相当普遍的重视。本文从SMR的过程和反应机理、甲烷重整催化剂材料和性能评价、传统反应器和微反应器的SMR性能比较,以及耦合SMR系统的匹配等方面,对SMR反应的研究进展进行了归纳和分析。分析结果表明,目前与固体氧化物燃料电池(SOFC)耦合的SMR反应,尤其是与非传统的微小型反应器匹配的催化剂材料、反应器结构设计、结构与材料一体化的研究都有待深入。 展开更多
关键词 甲烷水蒸气重整 机理 催化剂 微反应器 SOFC
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催化剂Ni/Y_2O_3上低温乙醇水蒸气重整制氢研究——氢气预还原对催化剂性能的影响 被引量:13
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作者 孙杰 邱新平 +2 位作者 吴锋 王国庆 陈实 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期590-595,共6页
用浸渍-热分解-氢还原法(IHDHR)和浸渍-热分解法(IHD)分别制备了两种纳米尺寸的Ni Y2O3催化剂,并应用X 光电子能谱、X 射线衍射、BET比表面测试等分析技术对两种催化剂的结构进行了表征和比较。采用固定床反应器对两种催化剂的催化性能... 用浸渍-热分解-氢还原法(IHDHR)和浸渍-热分解法(IHD)分别制备了两种纳米尺寸的Ni Y2O3催化剂,并应用X 光电子能谱、X 射线衍射、BET比表面测试等分析技术对两种催化剂的结构进行了表征和比较。采用固定床反应器对两种催化剂的催化性能进行实验测试。结果表明,氢气预还原与否对该纳米Ni Y2O3催化剂的催化性能有一定的影响,经过氢气预还原的催化剂对低温乙醇水蒸气重整反应表现出较高的活性和稳定性,250℃时,乙醇的转化率达到81.9%;320℃时,乙醇的转化率达到95.3%,对氢气的选择性为53.6%。对经过氢预还原的Ni Y2O3催化剂进行了60h的稳定性测试。 展开更多
关键词 三氧化二钇负载镍催化剂 乙醇水蒸气重整 氢气预还原 催化性能 氢能 清洁能源
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