發(fā)布時間：2018-05-01 16:32

  本文選題：鋁顆粒 + 超聲波空化��； 參考：《沈陽航空航天大學》2015年碩士論文

【摘要】：氫氣作為一種清潔能源載體,較好解決了能源短缺和環(huán)境污染兩大問題。目前,傳統(tǒng)的制氫方法存在制氫成本昂貴、氫氣純度不高等弊端。金屬鋁水解制氫具有價格低廉、儲氫密度高、制氫純度優(yōu)良等優(yōu)點具有較大的發(fā)展?jié)摿�。但通常情況下,鋁水反應過程中生成的氫氧化鋁飽和凝膠層包裹新鮮的鋁顆粒,阻止其繼續(xù)反應。因此如何破除氧化膜及原位再生的惰性膜成為制氫的關鍵。本文利用超聲波活化的方法破除鋁表面氧化膜及再生的惰性膜,以期達到金屬鋁與水高效反應的目的。重點研究了超聲波功率和反應溫度對金屬鋁水解過程和產(chǎn)氫特性的影響,采用XRD和SEM分析殘渣成分及微觀結(jié)構,氮吸附比表面分析不同階段的鋁顆�？讖郊氨缺砻娣e變化。結(jié)果表明,超聲波功率和水浴溫度與鋁水反應誘導時間成反比,與產(chǎn)氫速率成正比。隨著水浴溫度增加,最高產(chǎn)氫速率分別為4.8m L/min?g、6.8m L/min?g、8.3m L/min?g及10mL/min?g。在較高的溫度下,加快了Al(OH)3難容物的生成,從而覆蓋在金屬鋁表面阻礙后續(xù)的反應,導致二次反應峰的形成。超聲波提高了鋁基水解的最高反應速率和氫氣產(chǎn)量,但超聲波功率達到225W時出現(xiàn)超聲空化衰竭,致使氫氣轉(zhuǎn)化率不再提升。添加CaO的鋁基材料具有較高的反應速率和較短的反應誘導期。在超聲場的作用下,鋁基材料兩個反應階段產(chǎn)氫速率明顯升高,且慢速階段出現(xiàn)延遲,延遲時間長短與超聲波功率成正比。鋁基材料水解快速反應階段非常劇烈,且有效產(chǎn)氫時間較短,為便于工業(yè)應用,通過制備Ca基、Na基成型材料,以期達到高效穩(wěn)定持續(xù)產(chǎn)氫的目的。重點研究了CaO、NaOH、NaCl的配比對成型材料產(chǎn)氫特性的影響。結(jié)果表明,CaO/NaOH質(zhì)量比為2:3時可實現(xiàn)100min穩(wěn)定產(chǎn)氫;添加CaO、NaCl的鋁基粉產(chǎn)氫速率與CaO/NaCl質(zhì)量比成正比關系,且穩(wěn)定產(chǎn)氫時間持續(xù)至600min。CaO/NaCl質(zhì)量比決定了氫氣轉(zhuǎn)化率及反應速率。
[Abstract]:As a clean energy carrier, hydrogen can solve the problems of energy shortage and environmental pollution. At present, the traditional method of hydrogen production has the disadvantages of high cost and low purity of hydrogen. Hydrogen production by aluminum hydrolysis has the advantages of low price, high density of hydrogen storage and excellent purity of hydrogen production. However, in general, the aluminum hydroxide saturated gel layer formed during the reaction of aluminum and water encapsulates the fresh aluminum particles and prevents them from continuing to react. Therefore, how to break down the oxide film and in situ regenerate inert film becomes the key to hydrogen production. In this paper, the oxidation film and regenerated inert film on aluminum surface are broken by ultrasonic activation method, in order to achieve the purpose of high efficiency reaction between aluminum and water. The effects of ultrasonic power and reaction temperature on the hydrolysis process and hydrogen production characteristics of aluminum were studied. The residual composition and microstructure were analyzed by XRD and SEM, and the changes of pore size and specific surface area of aluminum particles at different stages were analyzed by nitrogen adsorption ratio. The results show that the ultrasonic power and water bath temperature are inversely proportional to the induction time of the reaction and are directly proportional to the rate of hydrogen production. With the increase of water bath temperature, the highest hydrogen production rate is 4.8 mL / min, 6.8 mL / min ~ (-1) L/min?g and 10 mL / min ~ (-1) 路min ~ (-1) 路min ~ (-1) 路min ~ (-1) 路min ~ (-1) 路min ~ (-1), respectively. At a higher temperature, the formation of Al(OH)3 is accelerated, which hinders the subsequent reaction on the surface of aluminum, resulting in the formation of the secondary reaction peak. Ultrasonic enhanced the highest reaction rate and hydrogen production of aluminum-base hydrolysis, but ultrasonic cavitation failure occurred when ultrasonic power reached 225 W, resulting in no increase of hydrogen conversion. The Al base material with CaO has higher reaction rate and shorter reaction induction period. Under the action of ultrasonic field, the hydrogen production rate of aluminum based materials increased obviously in two reaction stages, and the delay occurred in slow phase, and the delay time was proportional to the ultrasonic power. The rapid reaction stage of hydrolysis of aluminum based materials is very intense and the effective hydrogen production time is relatively short. In order to facilitate industrial application, Ca base and Na based molding materials are prepared in order to achieve the purpose of high efficiency, stability and continuous hydrogen production. The effect of the ratio of CaOO and NaOHHN NaCl on the hydrogen production characteristics of the molded materials was studied. The results show that the hydrogen production rate of 100min can be stabilized when the mass ratio of Cao / NaOH is 2:3, and the hydrogen production rate of aluminum base powder added with CaOO / NaOH is proportional to the mass ratio of CaO/NaCl, and the hydrogen conversion and reaction rate are determined by the time of stable hydrogen production to the mass ratio of 600min.CaO/NaCl.
【學位授予單位】：沈陽航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ116.2

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本文編號：1830217