本文關(guān)鍵詞：微波液相放電等離子體制氫研究

  更多相關(guān)文章： 液相微波放電 乙醇制氫 制氫產(chǎn)量及能耗 光譜分析

【摘要】：近年來,隨著化石燃料的快速消耗和環(huán)境問題日趨嚴(yán)重,氫能因其具有熱值高、可再生、無污染的優(yōu)點(diǎn)而得到人們的廣泛關(guān)注,鑒于傳統(tǒng)制氫技術(shù)存在著反應(yīng)溫度高、能耗大、過于依賴化石燃料等缺點(diǎn),因此,一種新興的制氫技術(shù)一等離子體制氫技術(shù),因其可在常溫常壓下進(jìn)行,且不需催化劑的特點(diǎn)而逐漸成為國內(nèi)外專家的關(guān)注熱點(diǎn)。本研究使用的液相微波放電制氫技術(shù),是基于本課題組國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)液相微波放電技術(shù)之上的,進(jìn)而進(jìn)行制氫研究,課題獨(dú)特新穎,引領(lǐng)國際前沿。在該研究中,以乙醇溶液為反應(yīng)原料,主要考察了微波功率、乙醇溶液體積分?jǐn)?shù)、反應(yīng)壓強(qiáng)、溶液電導(dǎo)率、電極內(nèi)導(dǎo)體材質(zhì)等幾個(gè)因素對制氫產(chǎn)量及制氫能耗的影響,同時(shí)借助于質(zhì)譜、氣相色譜、發(fā)射光譜等儀器對制氫過程的氣相產(chǎn)物組分,溶液中的活性物質(zhì)種類及強(qiáng)度進(jìn)行分析和監(jiān)測,所獲主要結(jié)論如下：液相微波放電乙醇重整的主要?dú)怏w產(chǎn)物為H2和CO,同時(shí)有少量C2H2、CH4和CO2。制氫過程中,增加微波功率和醇溶液體積分?jǐn)?shù)對提高氫氣產(chǎn)量和降低制氫能耗影響顯著,但醇溶液濃度的增加,不利于產(chǎn)氣中氫氣比例的提高；溶液電導(dǎo)率和反應(yīng)壓強(qiáng)對等離子體的點(diǎn)火和維持有重要影響,影響微波能量的輸入和損失,從而間接影響制氫。實(shí)驗(yàn)中,所獲最大產(chǎn)氫量為357mL/min,最大產(chǎn)氫比例為64.68%,最低制氫能耗為8.00kWh/m3。光譜分析結(jié)果表明,液相等離子體乙醇制氫反應(yīng)過程中主要有OH·、H·、C2‘ CH、O·等活性物質(zhì)生成,制氫過程中,乙醇分子被高能電子不斷碰撞分解、再通過自由基結(jié)合反應(yīng)生成H2、CO、CO2和烴類等氣體產(chǎn)物,該過程中H·是決定氫氣產(chǎn)量的重要活性自由基,高能電子的激發(fā)溫度約為6112-4950K,反應(yīng)器壓強(qiáng)變化范圍為13.8-19.3kPa。根據(jù)生成氣體產(chǎn)物組分及摩爾比,推測制氫反應(yīng)的主要反應(yīng)式可能為2C2H5OH→5H2+2CO+C2H2。
【關(guān)鍵詞】：液相微波放電 乙醇制氫 制氫產(chǎn)量及能耗 光譜分析
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ116.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-28
• 1.1 研究背景11
• 1.2 氫能的特點(diǎn)11-12
• 1.3 制氫技術(shù)現(xiàn)狀12-15
• 1.3.1 燃料重整制氫12-13
• 1.3.2 氨分解制氫13
• 1.3.3 水分解制氫13-14
• 1.3.4 生物質(zhì)制氫14-15
• 1.4 等離子體的概述15-17
• 1.4.1 等離子體的概念15-16
• 1.4.2 液相等離子體技術(shù)16-17
• 1.5 等離子體制氫研究現(xiàn)狀17-26
• 1.5.1 電暈放電制氫17-18
• 1.5.2 輝光放電制氫18-19
• 1.5.3 介質(zhì)阻擋放電制氫19-22
• 1.5.4 電弧放電制氫22-23
• 1.5.5 微波放電制氫23-26
• 1.6 論文工作的提出及研究內(nèi)容26-28
• 1.6.1 研究意義及創(chuàng)新點(diǎn)26
• 1.6.2 主要研究內(nèi)容26-28
• 第2章 實(shí)驗(yàn)裝置及分析方法28-35
• 2.1 實(shí)驗(yàn)儀器及原料28-29
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備28
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)藥品及材料28-29
• 2.2 實(shí)驗(yàn)裝置29-31
• 2.2.1 制氫反應(yīng)器29-30
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)裝置流程圖30-31
• 2.3 氣體產(chǎn)物組分的分析31-33
• 2.3.1 定性分析31-32
• 2.3.2 定量分析32-33
• 2.4 數(shù)據(jù)處理方法33-35
• 2.4.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制33-34
• 2.4.2 氣體產(chǎn)量的換算34
• 2.4.3 產(chǎn)氫能耗的計(jì)算34-35
• 第3章 液相微波放電乙醇水溶液制氫實(shí)驗(yàn)35-55
• 3.1 乙醇溶液體積分?jǐn)?shù)對駐波比的影響35-36
• 3.2 乙醇溶液體積分?jǐn)?shù)對制氫的影響36-39
• 3.2.1 乙醇體積分?jǐn)?shù)對氣體產(chǎn)量的影響36-37
• 3.2.2 乙醇溶液體積分?jǐn)?shù)對氣體產(chǎn)物比例的影響37-38
• 3.2.3 乙醇溶液體積分?jǐn)?shù)對微波反射及制氫能耗的影響38-39
• 3.3 微波功率對制氫的影響39-43
• 3.3.1 微波功率對氣體產(chǎn)量的影響40
• 3.3.2 微波功率對氣體產(chǎn)物比例的影響40-41
• 3.3.3 微波功率對微波反射及制氫能耗的影響41-43
• 3.4 反應(yīng)起始壓強(qiáng)對制氫的影響43-46
• 3.4.1 反應(yīng)起始壓強(qiáng)對氣體產(chǎn)量的影響43-44
• 3.4.2 反應(yīng)起始壓強(qiáng)對氣體產(chǎn)物比例的影響44-45
• 3.4.3 反應(yīng)起始壓強(qiáng)對微波反射及制氫能耗的影響45-46
• 3.5 溶液電導(dǎo)率對制氫的影響46-49
• 3.5.1 溶液電導(dǎo)率對氣體產(chǎn)量的影響46-47
• 3.5.2 溶液電導(dǎo)率對氣體產(chǎn)物比例的影響47-48
• 3.5.3 溶液電導(dǎo)率對微波反射及制氫能耗的影響48-49
• 3.6 不同材質(zhì)內(nèi)導(dǎo)體電極制氫49-53
• 3.6.1 內(nèi)導(dǎo)體材質(zhì)對氣體產(chǎn)物組分的影響50-51
• 3.6.2 電極內(nèi)導(dǎo)體的腐蝕性能評估51-53
• 3.7 等離子體制氫技術(shù)比較53-54
• 3.8 本章小結(jié)54-55
• 第4章 液相微波放電制氫過程光譜分析及反應(yīng)路徑推測55-69
• 4.1 液相微波放電制氫過程中的光譜分析55-58
• 4.1.1 制氫過程中活性物質(zhì)的發(fā)射光譜55-56
• 4.1.2 制氫過程中電子激發(fā)溫度及壓強(qiáng)的變化56-58
• 4.2 微波功率對各自由基光譜強(qiáng)度的影響58-60
• 4.3 乙醇溶液體積分?jǐn)?shù)對各自由基光譜強(qiáng)度的影響60-62
• 4.4 水楊酸投加對氫氣產(chǎn)量和產(chǎn)氫比例的影響62-64
• 4.5 制氫機(jī)理簡析64-67
• 4.5.1 產(chǎn)氣路徑分析64-66
• 4.5.2 制氫主反應(yīng)式推測66-67
• 4.6 本章小結(jié)67-69
• 結(jié)論69-70
• 參考文獻(xiàn)70-77
• 攻讀學(xué)位期間公開發(fā)表論文77-78
• 致謝78-79
• 作者簡介79

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本文編號：741273