液相微波放电等离子体甲烷湿重整制氢特性的研究

发布时间：2023-03-09 22:05

　　随着科学技术的日益发展,人们对环境质量的关注也日渐提高。氢气作为一种理想的二次能源,具有燃烧热值大、产物是水且不会产生二次污染等优点。天然气储量丰富,是矿物燃料制氢工艺中较为经济且合理的原料选择。传统甲烷制氢技术氢气产量高,但具有燃料成本高、设备昂贵及催化剂高温失活等局限。因此,无催化剂、快速响应、具有高活性物质的等离子体重整技术应运而生。本研究采用直接耦合式微波等离子体技术,实现了液相甲烷湿重整制氢。在此基础之上,探究了电源特性、甲烷流量、优化电极结构及电极位置对制氢效果的影响,同时对可能的反应路径进行了分析。获得以下实验结果:(1)当采用中间进气的电极结构时,随着甲烷进料流量的增加,出气流量不断增加、但甲烷转化率及产氢浓度不断降低,而制氢能效和选择性呈现先增加后降低的趋势。随着施加功率的增加,出气流量、甲烷转化率、制氢能效、产氢浓度及选择性等参数呈现先增加后降低的趋势,综合制氢能效,在施加功率为909W,甲烷流量为0.896L/min时,取得最佳实验效果,此时的甲烷转化率为94.29%,制氢能效达0.854mmol/kJ,此时的氢气选择性和碳选择性分别为48.82%和38.18%,...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 传统甲烷重整制氢
        1.2.1 蒸汽甲烷重整制氢
        1.2.2 甲烷干重整制氢
        1.2.3 甲烷部分氧化制氢
        1.2.4 甲烷自热重整制氢
        1.2.5 甲烷催化裂解制氢
    1.3 等离子体甲烷重整制氢
        1.3.1 介质阻挡放电甲烷重整制氢
        1.3.2 滑动弧放电甲烷重整制氢
        1.3.3 微波放电甲烷重整制氢
        1.3.4 火花放电甲烷重整制氢
    1.4 液相放电制氢
        1.4.1 液相放电定义
        1.4.2 液相放电制氢研究进展
    1.5 课题研究目的及内容
        1.5.1 研究目的
        1.5.2 研究内容
2 微波液相等离子体甲烷湿式重整系统
    2.1 实验方法及检测
        2.1.1 实验材料及仪器
        2.1.2 检测仪器
    2.2 微波液相等离子体甲烷湿式重整系统组成及实验方法
        2.2.1 系统组成
        2.2.2 系统实验方法
    2.3 实验参数计算方法
        2.3.1 气体浓度的定量计算方法
        2.3.2 气体流量转换计算方法
        2.3.3 甲烷转化率的计算方法
        2.3.4 制氢能量效率的计算方法
        2.3.5 各组分的选择性计算方法
    2.4 本章小结
3 中心进气电极对微波液相等离子体甲烷湿重整影响研究
    3.1 引言
    3.2 中心进气式电极装置
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 微波功率对甲烷湿重整反应影响
        3.3.2 甲烷流量对甲烷湿重整反应影响
    3.4 本章小结
4 外围进气电极对微波液相等离子体甲烷湿重整影响研究
    4.1 引言
    4.2 外围进气式电极结构
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 微波功率对甲烷湿重整反应影响
        4.3.2 甲烷流量对甲烷湿重整反应影响
    4.4 本章小结
5 电极位置对微波液相等离子体甲烷湿重整影响研究
    5.1 引言
    5.2 电极位置
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 电极位置对等离子体甲烷湿重整反应影响
        5.3.2 不同电极结构优化实验结果比较
    5.4 本章小结
6 微波液相等离子体甲烷湿重整机理研究
    6.1 引言
    6.2 实验装置与方法
        6.2.1 实验装置
        6.2.2 实验方法
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 中间产物分析
        6.3.2 可能反应路径分析
    6.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果



本文编号：3758375