隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展,人們對環(huán)境質(zhì)量的關(guān)注也日漸提高。氫氣作為一種理想的二次能源,具有燃燒熱值大、產(chǎn)物是水且不會產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點。天然氣儲量豐富,是礦物燃料制氫工藝中較為經(jīng)濟(jì)且合理的原料選擇。傳統(tǒng)甲烷制氫技術(shù)氫氣產(chǎn)量高,但具有燃料成本高、設(shè)備昂貴及催化劑高溫失活等局限。因此,無催化劑、快速響應(yīng)、具有高活性物質(zhì)的等離子體重整技術(shù)應(yīng)運而生。本研究采用直接耦合式微波等離子體技術(shù),實現(xiàn)了液相甲烷濕重整制氫。在此基礎(chǔ)之上,探究了電源特性、甲烷流量、優(yōu)化電極結(jié)構(gòu)及電極位置對制氫效果的影響,同時對可能的反應(yīng)路徑進(jìn)行了分析。獲得以下實驗結(jié)果:(1)當(dāng)采用中間進(jìn)氣的電極結(jié)構(gòu)時,隨著甲烷進(jìn)料流量的增加,出氣流量不斷增加、但甲烷轉(zhuǎn)化率及產(chǎn)氫濃度不斷降低,而制氫能效和選擇性呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。隨著施加功率的增加,出氣流量、甲烷轉(zhuǎn)化率、制氫能效、產(chǎn)氫濃度及選擇性等參數(shù)呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢,綜合制氫能效,在施加功率為909W,甲烷流量為0.896L/min時,取得最佳實驗效果,此時的甲烷轉(zhuǎn)化率為94.29%,制氫能效達(dá)0.854mmol/kJ,此時的氫氣選擇性和碳選擇性分別為48.82%和38.18%,...

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 傳統(tǒng)甲烷重整制氫
        1.2.1 蒸汽甲烷重整制氫
        1.2.2 甲烷干重整制氫
        1.2.3 甲烷部分氧化制氫
        1.2.4 甲烷自熱重整制氫
        1.2.5 甲烷催化裂解制氫
    1.3 等離子體甲烷重整制氫
        1.3.1 介質(zhì)阻擋放電甲烷重整制氫
        1.3.2 滑動弧放電甲烷重整制氫
        1.3.3 微波放電甲烷重整制氫
        1.3.4 火花放電甲烷重整制氫
    1.4 液相放電制氫
        1.4.1 液相放電定義
        1.4.2 液相放電制氫研究進(jìn)展
    1.5 課題研究目的及內(nèi)容
        1.5.1 研究目的
        1.5.2 研究內(nèi)容
2 微波液相等離子體甲烷濕式重整系統(tǒng)
    2.1 實驗方法及檢測
        2.1.1 實驗材料及儀器
        2.1.2 檢測儀器
    2.2 微波液相等離子體甲烷濕式重整系統(tǒng)組成及實驗方法
        2.2.1 系統(tǒng)組成
        2.2.2 系統(tǒng)實驗方法
    2.3 實驗參數(shù)計算方法
        2.3.1 氣體濃度的定量計算方法
        2.3.2 氣體流量轉(zhuǎn)換計算方法
        2.3.3 甲烷轉(zhuǎn)化率的計算方法
        2.3.4 制氫能量效率的計算方法
        2.3.5 各組分的選擇性計算方法
    2.4 本章小結(jié)
3 中心進(jìn)氣電極對微波液相等離子體甲烷濕重整影響研究
    3.1 引言
    3.2 中心進(jìn)氣式電極裝置
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 微波功率對甲烷濕重整反應(yīng)影響
        3.3.2 甲烷流量對甲烷濕重整反應(yīng)影響
    3.4 本章小結(jié)
4 外圍進(jìn)氣電極對微波液相等離子體甲烷濕重整影響研究
    4.1 引言
    4.2 外圍進(jìn)氣式電極結(jié)構(gòu)
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 微波功率對甲烷濕重整反應(yīng)影響
        4.3.2 甲烷流量對甲烷濕重整反應(yīng)影響
    4.4 本章小結(jié)
5 電極位置對微波液相等離子體甲烷濕重整影響研究
    5.1 引言
    5.2 電極位置
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 電極位置對等離子體甲烷濕重整反應(yīng)影響
        5.3.2 不同電極結(jié)構(gòu)優(yōu)化實驗結(jié)果比較
    5.4 本章小結(jié)
6 微波液相等離子體甲烷濕重整機理研究
    6.1 引言
    6.2 實驗裝置與方法
        6.2.1 實驗裝置
        6.2.2 實驗方法
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 中間產(chǎn)物分析
        6.3.2 可能反應(yīng)路徑分析
    6.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡歷及攻讀碩士學(xué)位期間的科研成果



本文編號：3758375