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电化学氢泵加氢产物传质强化及CO 2 加氢动力学

发布时间:2023-04-05 02:49
  随着全球能源危机和温室效应日趋严重,生物油的精制和CO2的转化利用变得越来越重要。电化学氢泵反应器(EHPR)可实现常温常压、高效、可控加氢,且可以通过含氢尾气、电解H2O等方式提供氢源,是一种非常有前景的生物油和CO2加氢装置。但对于生物质和CO2在EHPR中的电化学加氢,存在阴极催化层液相产物抑制及CO2加氢动力学复杂等问题,限制加氢效率提高。生物质加氢产物在EHPR阴极催化层微米级孔道中通常以分子扩散的方式传质,加之催化剂碳载体的强吸附,使得产物传质阻力高,难以及时排出催化层,形成产物抑制,影响EHPR加氢性能。本课题组前期实验发现在阴极添加乙醇可以有效缓解产物抑制问题。本文采用分子动力学模拟的方法,从微观角度探究乙醇缓解产物抑制的机制,进而提炼出评价筛选添加剂性能的判据。通过计算非均相体系中吸附能、相互作用能及平衡吸附构型,发现了乙醇的竞争吸附和溶剂化作用都有助于降低液相环境中碳载体对产物琥珀酸的吸附;结合评价规则及能量计算,对常见醇类和酮类缓解效果进行预测:乙二醇&l...

【文章页数】:69 页

【学位级别】:硕士

【文章目录】:
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
    1.1 电化学氢泵反应器(EHPR)
        1.1.1 EHPR结构与核心部件
        1.1.2 EHPR核心技术
        1.1.3 EHPR优点与应用
    1.2 生物质加氢精炼
        1.2.1 生物油与生物质能源
        1.2.2 生物油精炼方法
        1.2.3 EHPR生物质油加氢提质
        1.2.4 气体扩散电极中的产物抑制
    1.3 CO2的加氢转化
        1.3.1 CO2转化利用的方法
        1.3.2 CO2电催化加氢
        1.3.3 EHPR中 CO2加氢研究现状
        1.3.4 CO2电催化还原动力学
    1.4 论文选题意义及研究内容
2 实验与分子动力学模拟部分
    2.1 实验部分
        2.1.1 实验仪器与药品
        2.1.2 实验流程
        2.1.3 产物检测与性能表征
    2.2 分子动力学模拟部分
        2.2.0 力场
        2.2.1 模拟流程
        2.2.2 分析方法
    2.3 本章小结
3 EHPR马来酸加氢竞争吸附剂的优选
    3.1 引言
    3.2 乙醇缓解产物抑制的机制
        3.2.1 碳载体-溶质-溶剂之间相互作用
        3.2.2 乙醇对产物抑制的缓解作用
    3.3 竞争吸附剂的优选
        3.3.1 分子动力学方法对竞争吸附剂的优选
        3.3.2 EHPR中添加剂效果的马来酸加氢实验验证
    3.4 本章小结
4 EHPR阴极CO2加氢动力学模型
    4.1 引言
    4.2 CO2电还原过程与机理讨论
        4.2.0 加氢产物分析
        4.2.1 EHPR的交流阻抗
        4.2.2 线性扫描测试
        4.2.3 CO2加氢机理分析
    4.3 CO2加氢动力学模型及验证
        4.3.1 CO2加氢动力学模型
        4.3.2 缓冲液浓度和CO2分压的影响
        4.3.3 电流密度的影响
        4.3.4 反应时间的影响
    4.4 本章小结
结论
创新点与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号:3782576

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