液相脉冲放电等离子体制氢特性及其机理研究
发布时间：2021-12-22 13:31
用于车、船载的小型化原位制氢技术是未来氢能领域的一个重要发展方向,等离子体技术由于其即时性、高效性被认为最适合于原位制氢。液相放电等离子体的研究已有数十年的历史,然而其在制氢领域的应用研究还处于初始阶段。当前液相等离子体制氢技术的几个重点问题包括:如何降低制氢能耗使其适于工业应用,寻找经济适用的制氢原料,以及弄清等离子体制氢反应的机理。本文针对目前液相等离子体制氢存在的关键问题,采用液相脉冲火花放电等离子体技术对醇类物质制氢进行研究与探讨,对放电制氢的特性、反应机理、制氢原料的选择、以及如何提高制氢效率进行了详尽的分析。具体研究成果如下:（1）结合对液相脉冲放电特性的研究,考察了电极结构、电源参数、醇溶液状态、电场效应、热效应等对液相等离子体制氢的影响,并对反应路径进行分析。结果表明:在电极结构方面,针-12针与针-球电极结构在液相放电制氢中均有较好的表现,针-板电极结构适用于基础研究,同时针-网电极结构由于能使产气及时导出不被后续反应消耗,而适用于实际应用与机理研究;在电源参数方面,注入能量与放电频率的升高均会提高产氢量,但注入能量是更为重要的影响因素;在醇溶液状态方面,乙醇溶液初始...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：156 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１氢燃料电池汽车的概念图［１２］??■?、?？?ｆｌ２１??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｃｏｎｃｅｐｔ?ｍａｐ?ｏｆ?ｈｙｄｒｏｇｅｎ?ｆｕｅｌ－ｃｅｌｌ?ｖｅｈｉｃｌｅｓ??
?液相脉冲放电等离子体制氢特性及其机理研宄???蒸汽／液相重整制氢是重整燃料与水（蒸汽）按一定比例在催化剂的作用下，??反应生成氢气。Ｔ．?Ｌｅｖａｌｌｅｙ等［３３］研宄了水蒸汽重整甲烷制氢的过程，在研宄中他??们给出了甲烷重整制氢的反应模型，如图１．２所示，水蒸气与甲烷会在催化剂表面??发生重整反应生成Ｈ２、ＣＯ或Ｈ２、Ｃ０２，并指出该模型适用于大多数催化重整制??氢的机理；Ｍ．?Ｎｉｅｌｓｅｎ等［３４］采用ＲｕＨＣｌ（ＣＯ）（ＨＮ（Ｃ２Ｈ４ＰｉＰｒ２）２）均相催化剂于??ＫＯＨ／ＣＨ３ＯＨ溶液中重整制氢，反应只需在９５°Ｃ下就可实现产氢量４７００ｍｏｌ??Ｈ２／（ｍｏｌ?Ｒｕ－ｈ）；?Ｌ．?Ｌｉｎ等［３５］针对甲醇和水可实现液相重整制氢的特点，采用??Ｐｔ／ａ－ＭｏＣ催化剂在１９０°Ｃ下实现产氢量１８０４６ｍｏｌＨ２／（ｍｏｌＰｔ‘ｈ），其在制氢产量上较??传统Ｐｔ催化剂提高近两个数量级。采用此技术每百公里燃料价格约１３元，加??６０？８０Ｌ甲醇可供家用小型轿车行驶６００？１０００公里，该技术的出现对原位在线制??氢技术的突破有着重要意义。??
目前来看，相较于电子倍増理论，气泡击穿理论受到了更多学者的认同，但??确切的液相放电等离子体发生机理仍没有被证实，液相放电等离子体发生机理的??研究也将成为液相等离子体发展过程中的一个誓待解决的难题。??１．４．?３液相放电等离子体反应器类型??液相放电经过３０年来的发展己日渐成熟，其反应器类型也是多种多样。液相??放电等离子体反应器类型主要包括针－板式、线－板式、介质阻挡放电反应器、辉光??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Methane conversion using a dielectric barrier discharge reactor at atmospheric pressure for hydrogen production[J]. N KHADIR,K KHODJA,A BELASRI. Plasma Science and Technology. 2017(09)
[2]氢能开发与利用中的关键问题[J]. 曹湘洪. 石油炼制与化工. 2017(09)
[3]上汽:燃料电池车和纯电动车可互为补充[J]. 伊军令. 汽车纵横. 2017(08)
[4]水电解制氢技术发展概况[J]. 舟丹. 中外能源. 2017(08)
[5]电动汽车用氢燃料电池发展综述[J]. 付甜甜. 电源技术. 2017(04)
[6]大气压放电等离子体研究进展综述[J]. 李和平,于达仁,孙文廷,刘定新,李杰,韩先伟,李增耀,孙冰,吴云. 高电压技术. 2016(12)
[7]固体氧化物燃料电池用锆基电解质材料研究概述[J]. 徐宏,赵娜,张赫,薛倩楠,张建星,黄小卫. 稀有金属. 2017(04)
[8]世界氢能发展现状与技术调研[J]. 王寒. 当代化工. 2016(06)
[9]气相色谱法测定合成气制烯烃水相产物中低碳醇、醛、酮、酸化合物[J]. 顾一丹,李继文,陶跃武. 石油化工. 2016(04)
[10]微波液相放电乙醇制氢发射光谱研究[J]. 孙冰,王波,朱小梅,严志宇,刘永军,刘慧. 光谱学与光谱分析. 2016(03)
博士论文
[1]协同驱动旋转滑动弧温等离子体重整甲烷/甲醇制氢基础研究[D]. 张浩.浙江大学 2016
[2]微波液相放电等离子体特性及应用研究[D]. 王波.大连海事大学 2014
[3]掺氢汽油机燃烧与排放特性的试验研究[D]. 汪硕峰.北京工业大学 2013
硕士论文
[1]大气压下火花放电等离子体高效转化甲烷制氢和乙炔的研究[D]. 蔺灿坤.大连理工大学 2008
本文编号：3546470
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：156 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１氢燃料电池汽车的概念图［１２］??■?、?？?ｆｌ２１??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｃｏｎｃｅｐｔ?ｍａｐ?ｏｆ?ｈｙｄｒｏｇｅｎ?ｆｕｅｌ－ｃｅｌｌ?ｖｅｈｉｃｌｅｓ??
?液相脉冲放电等离子体制氢特性及其机理研宄???蒸汽／液相重整制氢是重整燃料与水（蒸汽）按一定比例在催化剂的作用下，??反应生成氢气。Ｔ．?Ｌｅｖａｌｌｅｙ等［３３］研宄了水蒸汽重整甲烷制氢的过程，在研宄中他??们给出了甲烷重整制氢的反应模型，如图１．２所示，水蒸气与甲烷会在催化剂表面??发生重整反应生成Ｈ２、ＣＯ或Ｈ２、Ｃ０２，并指出该模型适用于大多数催化重整制??氢的机理；Ｍ．?Ｎｉｅｌｓｅｎ等［３４］采用ＲｕＨＣｌ（ＣＯ）（ＨＮ（Ｃ２Ｈ４ＰｉＰｒ２）２）均相催化剂于??ＫＯＨ／ＣＨ３ＯＨ溶液中重整制氢，反应只需在９５°Ｃ下就可实现产氢量４７００ｍｏｌ??Ｈ２／（ｍｏｌ?Ｒｕ－ｈ）；?Ｌ．?Ｌｉｎ等［３５］针对甲醇和水可实现液相重整制氢的特点，采用??Ｐｔ／ａ－ＭｏＣ催化剂在１９０°Ｃ下实现产氢量１８０４６ｍｏｌＨ２／（ｍｏｌＰｔ‘ｈ），其在制氢产量上较??传统Ｐｔ催化剂提高近两个数量级。采用此技术每百公里燃料价格约１３元，加??６０？８０Ｌ甲醇可供家用小型轿车行驶６００？１０００公里，该技术的出现对原位在线制??氢技术的突破有着重要意义。??
目前来看，相较于电子倍増理论，气泡击穿理论受到了更多学者的认同，但??确切的液相放电等离子体发生机理仍没有被证实，液相放电等离子体发生机理的??研究也将成为液相等离子体发展过程中的一个誓待解决的难题。??１．４．?３液相放电等离子体反应器类型??液相放电经过３０年来的发展己日渐成熟，其反应器类型也是多种多样。液相??放电等离子体反应器类型主要包括针－板式、线－板式、介质阻挡放电反应器、辉光??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Methane conversion using a dielectric barrier discharge reactor at atmospheric pressure for hydrogen production[J]. N KHADIR,K KHODJA,A BELASRI. Plasma Science and Technology. 2017(09)
[2]氢能开发与利用中的关键问题[J]. 曹湘洪. 石油炼制与化工. 2017(09)
[3]上汽:燃料电池车和纯电动车可互为补充[J]. 伊军令. 汽车纵横. 2017(08)
[4]水电解制氢技术发展概况[J]. 舟丹. 中外能源. 2017(08)
[5]电动汽车用氢燃料电池发展综述[J]. 付甜甜. 电源技术. 2017(04)
[6]大气压放电等离子体研究进展综述[J]. 李和平,于达仁,孙文廷,刘定新,李杰,韩先伟,李增耀,孙冰,吴云. 高电压技术. 2016(12)
[7]固体氧化物燃料电池用锆基电解质材料研究概述[J]. 徐宏,赵娜,张赫,薛倩楠,张建星,黄小卫. 稀有金属. 2017(04)
[8]世界氢能发展现状与技术调研[J]. 王寒. 当代化工. 2016(06)
[9]气相色谱法测定合成气制烯烃水相产物中低碳醇、醛、酮、酸化合物[J]. 顾一丹,李继文,陶跃武. 石油化工. 2016(04)
[10]微波液相放电乙醇制氢发射光谱研究[J]. 孙冰,王波,朱小梅,严志宇,刘永军,刘慧. 光谱学与光谱分析. 2016(03)
博士论文
[1]协同驱动旋转滑动弧温等离子体重整甲烷/甲醇制氢基础研究[D]. 张浩.浙江大学 2016
[2]微波液相放电等离子体特性及应用研究[D]. 王波.大连海事大学 2014
[3]掺氢汽油机燃烧与排放特性的试验研究[D]. 汪硕峰.北京工业大学 2013
硕士论文
[1]大气压下火花放电等离子体高效转化甲烷制氢和乙炔的研究[D]. 蔺灿坤.大连理工大学 2008
本文编号：3546470
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