计及沼气重整制氢和燃气掺氢的综合能源系统优化调度

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作者 王守文 袁莹超 +3 位作者 徐丽洁 叶金根 李国祥 李志明 《三峡大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2025年第1期89-98,共10页

为推动氢能多元生产和利用,提出一种计及沼气重整制氢和燃气掺氢的综合能源系统优化调度模型.首先,构建沼气重整制氢模型,满足天然气负荷的同时,实现生物天然气制氢.其次,将电解水和沼气重整产生的氢气联合,探究沼气重整制氢对系统经济... 为推动氢能多元生产和利用,提出一种计及沼气重整制氢和燃气掺氢的综合能源系统优化调度模型.首先,构建沼气重整制氢模型,满足天然气负荷的同时,实现生物天然气制氢.其次,将电解水和沼气重整产生的氢气联合,探究沼气重整制氢对系统经济性、低碳性的影响.然后,生成的氢气供给氢燃料电池、掺氢燃气轮机,并引入阶梯碳交易机制,限制系统碳排放.最后,以日运行总成本最低为目标函数,设置4种不同场景进行仿真分析.仿真结果表明:所提模型总成本降低5.33%,碳排放量降低5.17%;合适的秸秆价格有利于消纳风光和利用生物质能;燃气轮机适度掺氢燃烧可以进一步降低总成本和碳排放量. 展开更多

关键词 沼气重整制氢 电解水制氢 燃气掺氢 阶梯碳交易 低碳经济调度

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La_2O_3对沼气重整制氢催化剂Ni/γ-Al_2O_3的影响 被引量：20

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作者 徐军科 任克威 +3 位作者 王晓蕾 周伟 潘相敏 马建新 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2008年第9期1568-1572,共5页

用浸渍法制备了不同La2O3含量的Ni/La2O3/γ-Al2O3催化剂,用CH4/CO2体积比为1的混合气体模拟沼气,考察了La2O3对沼气重整制氢催化剂Ni/γ-Al2O3的结构及催化性能的影响.运用XRD、H2-TPR、BET及TEM等手段对催化剂进行了表征.结果表明,La... 用浸渍法制备了不同La2O3含量的Ni/La2O3/γ-Al2O3催化剂,用CH4/CO2体积比为1的混合气体模拟沼气,考察了La2O3对沼气重整制氢催化剂Ni/γ-Al2O3的结构及催化性能的影响.运用XRD、H2-TPR、BET及TEM等手段对催化剂进行了表征.结果表明,La2O3对催化剂Ni/γ-Al2O3的影响主要取决于其含量.载体中La2O3的添加增强了Ni与Al2O3之间的相互作用.添加适量的La2O3能使催化剂具有更好的可还原性,并能增加金属Ni的分散性,抑制反应过程中Ni的烧结,提高载体对CO2的吸附能力,从而改善了催化剂的抗积炭性,使催化剂具有较好的活性及稳定性.反之,过量La2O3的掺杂会使催化剂的抗积炭性及活性下降.当La2O3含量为6%(w)时,催化剂中Ni晶粒具有较好的分散性、还原性及抗积炭性,从而使催化剂具有更好的活性及稳定性. 展开更多

关键词 氧化镧 镍 氧化铝 沼气重整 制氢 分散性 抗积炭性

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Ni-Co双金属催化剂上沼气重整制氢机理 被引量：7

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作者 徐军科 沈利红 +1 位作者 周伟 马建新 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2011年第3期697-704,共8页

用传统湿式浸渍法制备了La2O3掺杂的商业γ-Al2O3负载的沼气重整催化剂Ni-Co/La2O3-γ-Al2O3,并用程序升温加氢(TPH)、程序升温氧化(TPO)、程序升温表面反应(TPSR)、程序升温脱附(TPD)及脉冲实验对催化剂进行了表征.结果表明,沼气重整... 用传统湿式浸渍法制备了La2O3掺杂的商业γ-Al2O3负载的沼气重整催化剂Ni-Co/La2O3-γ-Al2O3,并用程序升温加氢(TPH)、程序升温氧化(TPO)、程序升温表面反应(TPSR)、程序升温脱附(TPD)及脉冲实验对催化剂进行了表征.结果表明,沼气重整过程中Ni-Co/La2O3-γ-Al2O3催化剂上的表面碳物种主要来源于CH4的裂解,CO2的贡献很小.CH4裂解能够产生三种活性不同的碳物种,即Cα、Cβ与Cγ.随着反应的进行,Cα物种减小而Cβ与Cγ物种增加,且Cγ物种能够转变为惰性的石墨碳.重整反应过程中CH4与CO2的活化能相互促进.催化剂表面的O物种与C反应生成CO或与CHx反应生成CHxO再分解为CO与吸附态的H物种,可能是Ni-Co/La2O3-γ-Al2O3催化剂上沼气重整的速率控制步骤. 展开更多

关键词 镍 钴 双金属催化剂 沼气重整 制氢 机理

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La_2O_3改进Ni/γ-Al_2O_3催化剂上沼气重整制氢 被引量：6

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作者 徐军科 汪吉辉 +2 位作者 李兆静 周伟 马建新 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期698-703,共6页

为了寻求制备氢气的可再生资源及减少沼气的排放量,用浸渍法制备了不同La_2O_3含量的Ni/La_2O_3/γ-Al_2O_3催化剂,用CH_4/CO_2体积比为1的混合气体模拟沼气,考察了还原温度、反应温度、空速等操作条件对该催化剂上沼气重整制氢性能的... 为了寻求制备氢气的可再生资源及减少沼气的排放量,用浸渍法制备了不同La_2O_3含量的Ni/La_2O_3/γ-Al_2O_3催化剂,用CH_4/CO_2体积比为1的混合气体模拟沼气,考察了还原温度、反应温度、空速等操作条件对该催化剂上沼气重整制氢性能的影响。并运用H_2-TPR、TEM、TG-DSC等对催化剂进行了表征。结果表明:La_2O_3含量为6%的催化剂具有较好的综合性能;载体中掺杂适量La_2O_3能增加金属Ni的分散性,提高催化剂的可还原性及载体对CO_2的吸附能力,从而改善了催化剂的活性及抗积炭性,使催化剂具有较好的稳定性。在100h的稳定性实验中,CH_4及CO_2转化率、H_2及CO的选择性、H_2/CO比平均值分别约为87.4%、88.8%、87.3%、93.8%及0.92。催化剂表面积炭速率非常低,仅为0.7279mg/(g_(cat)·h)。 展开更多

关键词 氧化镧 镍 氧化铝 沼气重整 制氢 稳定性

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Ni-Co双金属催化剂上沼气重整制氢宏观动力学 被引量：1

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作者 徐军科 羌宁 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期36-41,共6页

用传统湿式浸渍法制备La_(2)O_(3)掺杂的商业γ-Al_(2)O_(3)负载的沼气重整催化剂Ni-Co/La_(2)O_(3)-γ-Al_(2)O_(3),通过对NiCo双金属催化剂上沼气重整制氢在常压下的宏观动力学分析,得出该催化剂上CH_(4)与CO_(2)消耗、H_(2)与CO生成... 用传统湿式浸渍法制备La_(2)O_(3)掺杂的商业γ-Al_(2)O_(3)负载的沼气重整催化剂Ni-Co/La_(2)O_(3)-γ-Al_(2)O_(3),通过对NiCo双金属催化剂上沼气重整制氢在常压下的宏观动力学分析,得出该催化剂上CH_(4)与CO_(2)消耗、H_(2)与CO生成时的表观反应速率方程。通过改变进料中CH_(4)与CO_(2)的分压,求出各物质的反应分级数,确定总反应为拟一级反应。通过改变反应温度并利用Arrhenius方程求解出各物质的表观活化能与指前因子,从而推导出常压下反应温度为500~900℃时,CH_(4)与CO_(2)的表观消耗速率方程以及H_(2)与CO的表观生成速率方程。 展开更多

关键词 镍 钴 双金属催化剂 沼气重整 制氢 宏观动力学

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第二活性金属组分对沼气重整制氢催化剂Ni/La_2O_3-γ-Al_2O_3性能与结构的影响

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作者 赵健 周伟 +2 位作者 徐军科 汪吉辉 马建新 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1288-1294,共7页

用浸渍法制备了添加不同第二金属组分M的NiM/La2O3/γ-Al2O3催化剂,考查第二活性金属组分对沼气重整制氢催化剂Ni/La2O3/γ-Al2O3的结构及催化性能的影响,并运用XRD、H2-TPR、BET及TG-DSC等对催化剂进行表征。结果表明:第二活性金属的... 用浸渍法制备了添加不同第二金属组分M的NiM/La2O3/γ-Al2O3催化剂,考查第二活性金属组分对沼气重整制氢催化剂Ni/La2O3/γ-Al2O3的结构及催化性能的影响,并运用XRD、H2-TPR、BET及TG-DSC等对催化剂进行表征。结果表明:第二活性金属的添加增强了催化剂中金属与载体的相互作用,使催化剂的还原温度升高;第二活性金属的引入还可使催化剂还原后的金属颗粒变小,小晶粒能提供更多的活性面,从而使催化剂的抗积碳性和活性得到较大改善,但Cu的加入却使Ni晶粒有所长大。大部分添加了第二活性金属组分催化剂的活性和稳定性均比单金属催化剂要好,其中NiCo/LaAl表现出最好性能。 展开更多

关键词 第二金属 沼气重整 制氢 抗积碳性 活性

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球形氧化铝负载Ni-Co双金属催化剂上沼气重整制氢——制备规模的影响

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作者 赵健 周伟 马建新 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期1829-1835,共7页

采用过量浸渍法将沼气重整制氢Ni-Co/La2O3-γ-Al2O3球形催化剂的制备规模分别放大20倍和40倍进行工艺研究,以考察放大效应。以CH4/CO2体积比为1的混合气模拟沼气,考察制备规模对催化剂沼气重整反应性能的影响。采用能量色散X射线荧光... 采用过量浸渍法将沼气重整制氢Ni-Co/La2O3-γ-Al2O3球形催化剂的制备规模分别放大20倍和40倍进行工艺研究,以考察放大效应。以CH4/CO2体积比为1的混合气模拟沼气,考察制备规模对催化剂沼气重整反应性能的影响。采用能量色散X射线荧光光谱仪(EDX)、透射电镜(TEM)、热重-差示扫描量热(TG-DSC)等手段对催化剂进行表征。结果表明,随着制备规模的加大,催化剂的重整活性虽然在前期明显下降,但随着反应的进行会迅速回升。反应9h后,制备规模为100和200g的催化剂的甲烷转化率与制备规模为5g的催化剂相比仅下降约5%;二氧化碳转化率下降不明显;反应后催化剂的表面积炭有所增加,但增加的趋势随制备规模加大趋于平缓;反应前和反应后金属颗粒粒径也有所增大,但未发现明显的团聚和烧结,增大的趋势也随制备规模加大趋于平缓。由此可见采用过量浸渍法放大制备本催化剂基本可行。 展开更多

关键词 氧化镧 镍 氧化铝 沼气重整 制氢 稳定性

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太阳能驱动沼气重整的分布式供能系统热力性能研究 被引量：1

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作者 王异林 苏博生 +3 位作者 方芳 李晖 张晓东 何宏舟 《制冷与空调（四川）》 2022年第2期209-219,共11页

沼气直燃利用存在因?损失严重而造成其利用效率低的问题。太阳能热利用存在效率低、储热难、供热不稳定的问题。为了提高分布式供能系统中能源利用的转换效率以及沼气和太阳能的利用水平,提出了一种太阳能驱动沼气重整的分布式供能系统... 沼气直燃利用存在因?损失严重而造成其利用效率低的问题。太阳能热利用存在效率低、储热难、供热不稳定的问题。为了提高分布式供能系统中能源利用的转换效率以及沼气和太阳能的利用水平,提出了一种太阳能驱动沼气重整的分布式供能系统,所聚集的高温太阳能用于重整反应的发生,在大幅提升燃料总热值的同时,还将大量太阳能的热能品位提升至合成气的化学能品位。模拟表明:设计点工况下,相同的能量输入,该系统发电量比沼气冷热电联供系统和太阳能碟式斯特林发电系统多4.59%,碟式太阳能净发电效率可达32%。 展开更多

关键词 化学回热 沼气重整 光热利用 分布式联供

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沼气重整制合成气技术可行性探讨 被引量：3

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作者 崔隆起 周红军 周广林 《可再生能源》 CAS 北大核心 2011年第2期125-129,共5页

论述了沼气的组成和利用现状,通过天然气蒸汽重整中的加碳技术说明了沼气中二氧化碳的利用价值。借鉴天然气重整工业经验和模拟沼气重整的实验室研究,探讨了沼气重整制合成气技术的可行性,初步提出了沼气重整制合成气的试验方案。分析认... 论述了沼气的组成和利用现状,通过天然气蒸汽重整中的加碳技术说明了沼气中二氧化碳的利用价值。借鉴天然气重整工业经验和模拟沼气重整的实验室研究,探讨了沼气重整制合成气技术的可行性,初步提出了沼气重整制合成气的试验方案。分析认为,沼气通过脱硫、脱氧、与水蒸气混合加热进行重整制合成气是提高沼气综合利用率的有效途径,为沼气重整制合成气工业研究提供了参考依据。 展开更多

关键词 沼气重整 合成气 二氧化碳

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太阳能辅助沼气化学回热的新型冷热电联产系统模拟分析 被引量：1

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作者 王异林 苏博生 +3 位作者 黄枝 黄宇鹏 黄祺腾 袁妁 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期213-220,231,共9页

提出了一种太阳能辅助沼气化学回热的新型冷热电联产系统,在新系统中考虑了沼气池的热负荷,并通过中温槽式太阳能生产大量水蒸气来构建一种高水碳比的沼气蒸汽重整工艺。基于Aspen Plus仿真软件,分析了水碳比对新系统和参比系统性能的... 提出了一种太阳能辅助沼气化学回热的新型冷热电联产系统,在新系统中考虑了沼气池的热负荷,并通过中温槽式太阳能生产大量水蒸气来构建一种高水碳比的沼气蒸汽重整工艺。基于Aspen Plus仿真软件,分析了水碳比对新系统和参比系统性能的影响。结果表明:在设计点工况下,新系统的发电效率较参比系统提高13.4%;在2个系统供冷量相同的情况下,新系统供热量较参比系统高1476.69 kW,增幅为110.62%;由于太阳能的引入带来了产电收益,集热温度为170℃时,新系统的太阳能净发电效率最低值(17%)仍高于集热温度为300~400℃时传统槽式太阳能热发电系统的最大发电效率(16%)。 展开更多

关键词 化学回热 沼气蒸汽重整 沼气-太阳能互补 低温潜热回收 分布式供能系统

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预处理方法对Ni-Co双金属催化剂性能与结构的影响 被引量：4

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作者 赵健 周伟 +1 位作者 徐军科 马建新 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2013年第4期806-812,共7页

浸渍法制备了Ni-Co/La2O3-γ-Al2O3双金属催化剂,经氢气还原预处理后,再分别由一氧化碳、甲烷和二氧化碳进行再次预处理,考察了预处理方法对该催化剂上沼气重整制氢性能的影响,并运用X射线衍射(XRD)、热重-差示扫描量热(TG-DSC)、透射... 浸渍法制备了Ni-Co/La2O3-γ-Al2O3双金属催化剂,经氢气还原预处理后,再分别由一氧化碳、甲烷和二氧化碳进行再次预处理,考察了预处理方法对该催化剂上沼气重整制氢性能的影响,并运用X射线衍射(XRD)、热重-差示扫描量热(TG-DSC)、透射电子显微镜(TEM)等手段对催化剂进行了表征.结果表明,与传统氢气还原预处理相比,经氢气与一氧化碳预处理后,催化剂性能无明显变化;经氢气与甲烷预处理后,催化剂性能明显变差;而经氢气和二氧化碳预处理后,催化剂性能明显变优,且能基本消除该催化剂上沼气重整反应的诱导期.分析结果表明,经氢气和二氧化碳预处理后,催化剂中金属颗粒较小,分布较均匀,粒径分布范围较窄,从而减少了催化剂表面碳的沉积,增强了催化剂的抗积炭性能,可延长催化剂的使用寿命. 展开更多

关键词 预处理 NI-CO 双金属催化剂 沼气重整 制氢 诱导期

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CO_2预处理操作条件对Ni-Co双金属催化剂性能与结构的影响（英文） 被引量：1

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作者 赵健 周伟 马建新 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1325-1331,共7页

与传统H2预处理方法相比,新型H2+CO2预处理方法(HCD)能显著提升Ni-Co双金属催化剂的沼气重整活性及抗积碳性能.考察了HCD预处理操作条件对催化剂性能与结构的影响.较好的HCD预处理操作条件是在催化剂经H2处理之后,再用175-200 mL·m... 与传统H2预处理方法相比,新型H2+CO2预处理方法(HCD)能显著提升Ni-Co双金属催化剂的沼气重整活性及抗积碳性能.考察了HCD预处理操作条件对催化剂性能与结构的影响.较好的HCD预处理操作条件是在催化剂经H2处理之后,再用175-200 mL·min-1的原料气CH4/CO2(比例为0:10)在780-800℃下还原0.5-1h.在优化预处理操作条件下对催化剂进行了511 h的耐久性考察,并运用X射线衍射(XRD)、热重-差示扫描量热(TG-DSC)、透射电子显微镜(TEM)等手段对耐久性测试后的催化剂进行了表征.在511 h的稳定性实验内,CH4、CO2转化率,H2、CO选择性及H2/CO体积比分别高达96%、97%,98%、99%及0.98.催化剂在测试期间的平均积碳速率仅为0.2 mg·g-1·h-1.在该预处理操作参数下,催化剂拥有最好的综合性能和良好的耐久性. 展开更多

关键词 沼气重整 制氢 Ni-Co催化剂 预处理 操作条件

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