模拟状态下硼氢化钠水解产氢动力学条件优化

发布时间：2021-06-22 21:55

　　模拟实际应用状态搭建了试验室规模的化学法制氢装置。该装置采用小型蠕动泵作为输运动力设备,将反应液供给到装有催化剂的反应室中,进行硼氢化钠水解制氢反应。采用L₁₆（4⁵）正交试验对硼氢化钠水解制氢过程进行了动力学条件优化,考察了硼氢化钠质量分数、氢氧化钠质量分数、催化剂用量以及反应液体积流量对转化率、启动时间、反应速率的影响。结果表明,各因素对硼氢化钠水解反应的影响由主到次依次为硼氢化钠质量分数、反应液体积流量、催化剂用量、氢氧化钠质量分数;硼氢化钠质量分数15%、氢氧化钠质量分数10%、催化剂用量25 g、反应液体积流量11.50 mL/min时,系统达到最佳状态,此时转化率达到100%、启动时间为0.5 min、反应速率为85 mL/（min·g）。放大试验表明,采用该装置优化的动力学条件适用于扩大应用,其转化率、启动时间、反应速率均可与优化时的最佳状态相当。 

【文章来源】：大连工业大学学报. 2020,39(02)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

产氢装置示意图

图2为样品的XRD图谱,其衍射峰分别位于2θ为18.35°、32.63°、36.90°、45.28°、58.69°、64.65°和65.10°处,与标准卡片(JCPDS,NO.73-1702)对照发现,这些衍射峰分别对应的是NiCo2O4晶体的(111)、(220)、(311)、(400)、(422)、(511)和(440)晶面,表明制备的样品为化合物型NiCo2O4晶体,并且不含有其他杂质相。2.2 催化剂的形貌分析

经过综合分析与验证,反应的动力学条件最优组合为A3B2C4D3,结合表3可发现,A、B、D 3个因素在选定的水平范围内,对优化指标均存在最佳值,只有因素C与各优化指标呈单调增加关系,没有极值点。所以需要对催化剂用量做进一步优化。在A3、B2、D3条件下,选取催化剂用量为15、20、25、30、35 g进行优化试验。结果如图6所示。5组曲线的产氢速率基本一致,其中催化剂用量为25 g时,对应的反应速率比其他4组略快,图6右下小图为v的放大图,可知,v随催化剂用量的增加呈现先增加后减小的趋势;从图6右上方小图可以看到当催化剂用量在15～25 g时,t0均为0.5 min,当用量为30、35 g时,t0分别为0.67、0.84 min,这表明当催化剂用量高于25 g 时,t0随着催化剂用量的增加而增大;如图6左侧小图所示,α随催化剂用量的增加呈现先增加后减小的趋势,当催化剂用量为25 g(C4)时,α达到最大值100%;综合以上分析,当催化剂用量为25 g 时,各指标均为最大值,所以动力学参数最优组合仍为A3B2C4D3。图6 不同催化剂用量对产氢反应的影响

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3243589