基于Fe/Ni催化剂的纤维素分级气化制氢特性研究

发布时间：2023-06-01 20:47

　　氢气作为一种理想的能源载体,是未来能源的重要组成部分。但绝大部分氢气来源于化石能源,而生物质具有来源广泛、储量丰富、环境友好、可再生的优点,通过气化可以制备氢气,因此,生物质气化制氢得到人们的广泛关注。但生物质气化过程仍存在气化效率不高、氢气产率低的问题。鉴于此,本研究着重于解决生物质气化过程中存在的主要问题,具体如高含量碱和碱土金属金属释放、焦油含量高、催化剂易失活、高品位产物如氢气含量低等。现将主要工作总结如下:首先从不同镍铁比例、温度、给水速率等改变内循环化学链气化的因素来探讨其对纤维素水蒸气气化的影响。结果表明Ni催化挥发分中碳氢化合物重整的效果优于Fe,但Fe的载氧能力更强,且在内循环化学链气化中效果更好。当Ni/Fe摩尔比为2:3时,氢气的产量和含量均达到最大值,分别为17.26 mmol g-1纤维素和42.05vol.%。气体总产量随着水蒸气的增加呈现先增加后略微减少的趋势。相对于温度,水蒸气对氢气产量的影响更显著,其对内循环气化的影响更强烈。氢气浓度、H2/CO比例随水蒸气的增加而增大,其最大值对应的温度却随着水蒸气的增加而降低。曲面响应分析表明在纤维素水蒸气气化气体...

【文章页数】：164 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 氢气制备技术现状
    1.3 生物质气化制氢基本原理及研究现状
    1.4 新型生物质气化技术
    1.5 催化剂在生物质气化过程中的应用
    1.6 生物质中碱和碱土金属对气化的影响
    1.7 本文的主要研究内容
2 Ni/Fe双金属催化剂内循环对纤维素催化气化制氢影响
    2.1 引言
    2.2 实验样品与方法
    2.3 分级气化过程中化学链内循环特性分析
    2.4 Ni/Fe比例对纤维素气化特性的影响
    2.5 温度、给水速率对纤维素气化特性的影响
    2.6 温度、水蒸气对纤维素气化特性影响的曲面响应分析
    2.7 本章小结
3 Ce/Fe钙钛矿催化剂对纤维素催化气化制氢特性的影响
    3.1 引言
    3.2 实验样品与分析方法
    3.3 Ce/Fe比例对纤维素气化特性的影响
    3.4 Ce/Fe催化剂的循环特性
    3.5 Ce/Fe催化剂晶体结构变化及其对气化特性的影响
    3.6 本章小结
4 多功能复合催化剂对纤维素催化气化特性的影响
    4.1 引言
    4.2 实验样品与方法
    4.3 CeFeCa和NiFeCa催化剂的结构特性
    4.4 复合催化剂晶体结构演变及其对纤维素气化制氢的影响
    4.5 水蒸气对复合催化剂作用下纤维素气化制氢的影响
    4.6 CeFeCa和NiFeCa循环催化气化特性
    4.7 本章小结
5 K对Ni催化纤维素水蒸气气化的影响
    5.1 引言
    5.2 实验样品与方法
    5.3 水蒸气对纤维素气化过程中催化剂性能的影响
    5.4 K浓度对镍基催化剂性能的影响
    5.5 纤维素中K对催化剂寿命的影响
    5.6 本章小结
6 纤维素水蒸气气化系统模拟研究
    6.1 引言
    6.2 研究对象与模型假设
    6.3 系统数学建模及网格划分
    6.4 CFD模拟研究给水速率对气化系统的影响
    6.5 分室模型对气化特性的影响
    6.6 本章小结
7 全文总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 本文的创新与特色
    7.3 后续工作及建议
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间发表的论文
附录2 攻读博士学位期间获得的奖励
附录3 攻读博士学位期间参加的科研项目



本文编号：3827024