高温熔融碳酸盐—氢氧化物电化学转化制合成气技术研究

发布时间：2021-08-05 23:42

　　随着人类社会不断发展,能源短缺和环境污染问题日渐突出,对温室气体CO₂的资源化利用变得尤为重要。本文构建了熔盐电化学制合成气的电解体系,以高温熔融混合碳酸盐-氢氧化物为电解质,可通过中间产物Li₂O、Na₂O、K₂O吸收CO₂和H₂O,从而实现电解质的再生,构筑一个完整的循环,绿色、安全地制备出CO含量较高的合成气。对电解体系进行了极化测试与循环伏安测试;借助气相色谱仪（GC）、红外光谱仪（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）等仪器对反应所得产物进行表征与分析。考察了电解质种类、H/C原料摩尔比、电解电压及电解温度等因素对产物组份含量的影响。研究结果表明:可通过调控电解质组成与电解条件获得不同H₂/CO的合成气,并控制生烃和生碳副反应发生;其中,温度为700℃,以3.2V恒电压电解Li_0.85Na_0.61K_0.54CO₃-0.08LiOH,产物中C... 

【文章来源】：东北石油大学黑龙江省

【文章页数】：53 页

【学位级别】：硕士

【图文】：

甲烷制取合成气方法示意图

镍铬合金丝（ 1.98mm） Ni:80%；Cr:20% 无锡市博力合金科技有限公司高纯铁丝（ 1.68mm） Fe：99.97% 天津市迈思科化工有限公司高纯铜丝（ 1.98mm） Cu：99.97% 上海弘禹实业限公司2.2 实验步骤实验主要流程见图 2.1。首先按一定质量精确称量干燥后的 Li2CO3、Na2CO3、K2CO3，与一定比例的氢氧化物混合并研磨，再将药品移入到刚玉坩埚中加热至熔化；电解前需对电极清洁、抛光，并按实验所需剪裁和定形，根据刚玉坩埚的直径将两电极间距控制在 1.5~2cm 范围内。将呈有熔融药品的坩埚水平放置于加热器内，插入并固定电极和热电偶，利用耐高温的密封材料和特殊定制的耐高温螺栓将体系完全紧固并密封，随后打开加热器，设定反应所需温度，待达到目标反应温度后，稳定 10~20min，并同时向反应器内通入高纯氩气，吹出内部残存空气。调节所需电压或电流，进行电解反应，反应示意图如 2.1 所示，最后收集电解所得产物，通过多种仪器和方法进行表征与分析。

图 2.2 反应示意图方法验所采用电极除导电性良好、廉价易得，还应具有较好的抗腐，经筛选，以 Ni 或 Ni-Cr 为阳极材料，Fe、Cu 或 Ni-Cr 为阴极测试，确定本制备过程较适宜的电极体系。反应体系进行循环伏安测试，通过循环伏安曲线可判断电极表应的可逆程度，从而推断此合成气制备方法的可行性。气体产物进行表征分析，其中通过气相色谱仪可确定不同条件及其含量。验采用的电解质组成为 Li0.85Na0.61K0.54CO3-nMOH，在氢氧化物H，0.05＜n＜0.5 的范围内进行多组对比试验，分析不同电解质氢气、一氧化碳、烃）含量的影响，优选出合适的电解质。定电解质后，在 600~800℃，2.8~4.0V 范围内，分析不同温度


本文编号：3324654