模擬實際應(yīng)用狀態(tài)搭建了試驗室規(guī)模的化學(xué)法制氫裝置。該裝置采用小型蠕動泵作為輸運動力設(shè)備,將反應(yīng)液供給到裝有催化劑的反應(yīng)室中,進行硼氫化鈉水解制氫反應(yīng)。采用L₁₆（4⁵）正交試驗對硼氫化鈉水解制氫過程進行了動力學(xué)條件優(yōu)化,考察了硼氫化鈉質(zhì)量分數(shù)、氫氧化鈉質(zhì)量分數(shù)、催化劑用量以及反應(yīng)液體積流量對轉(zhuǎn)化率、啟動時間、反應(yīng)速率的影響。結(jié)果表明,各因素對硼氫化鈉水解反應(yīng)的影響由主到次依次為硼氫化鈉質(zhì)量分數(shù)、反應(yīng)液體積流量、催化劑用量、氫氧化鈉質(zhì)量分數(shù);硼氫化鈉質(zhì)量分數(shù)15%、氫氧化鈉質(zhì)量分數(shù)10%、催化劑用量25 g、反應(yīng)液體積流量11.50 mL/min時,系統(tǒng)達到最佳狀態(tài),此時轉(zhuǎn)化率達到100%、啟動時間為0.5 min、反應(yīng)速率為85 mL/（min·g）。放大試驗表明,采用該裝置優(yōu)化的動力學(xué)條件適用于擴大應(yīng)用,其轉(zhuǎn)化率、啟動時間、反應(yīng)速率均可與優(yōu)化時的最佳狀態(tài)相當(dāng)。 

【文章來源】：大連工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2020,39(02)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

產(chǎn)氫裝置示意圖

圖2為樣品的XRD圖譜,其衍射峰分別位于2θ為18.35°、32.63°、36.90°、45.28°、58.69°、64.65°和65.10°處,與標(biāo)準卡片(JCPDS,NO.73-1702)對照發(fā)現(xiàn),這些衍射峰分別對應(yīng)的是NiCo2O4晶體的(111)、(220)、(311)、(400)、(422)、(511)和(440)晶面,表明制備的樣品為化合物型NiCo2O4晶體,并且不含有其他雜質(zhì)相。2.2 催化劑的形貌分析

經(jīng)過綜合分析與驗證,反應(yīng)的動力學(xué)條件最優(yōu)組合為A3B2C4D3,結(jié)合表3可發(fā)現(xiàn),A、B、D 3個因素在選定的水平范圍內(nèi),對優(yōu)化指標(biāo)均存在最佳值,只有因素C與各優(yōu)化指標(biāo)呈單調(diào)增加關(guān)系,沒有極值點。所以需要對催化劑用量做進一步優(yōu)化。在A3、B2、D3條件下,選取催化劑用量為15、20、25、30、35 g進行優(yōu)化試驗。結(jié)果如圖6所示。5組曲線的產(chǎn)氫速率基本一致,其中催化劑用量為25 g時,對應(yīng)的反應(yīng)速率比其他4組略快,圖6右下小圖為v的放大圖,可知,v隨催化劑用量的增加呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢;從圖6右上方小圖可以看到當(dāng)催化劑用量在15～25 g時,t0均為0.5 min,當(dāng)用量為30、35 g時,t0分別為0.67、0.84 min,這表明當(dāng)催化劑用量高于25 g 時,t0隨著催化劑用量的增加而增大;如圖6左側(cè)小圖所示,α隨催化劑用量的增加呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢,當(dāng)催化劑用量為25 g(C4)時,α達到最大值100%;綜合以上分析,當(dāng)催化劑用量為25 g 時,各指標(biāo)均為最大值,所以動力學(xué)參數(shù)最優(yōu)組合仍為A3B2C4D3。圖6 不同催化劑用量對產(chǎn)氫反應(yīng)的影響

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3243589