隨著化石能源的大量消耗以及由此產(chǎn)生的環(huán)境污染的不斷加劇,迫使人們改變現(xiàn)有的能源利用方式。氫能作為一種環(huán)保高效的可再生能源,有望在未來取代化石能源,而受到了廣泛的關(guān)注。氫燃料電池是氫能利用的主要方式,其中質(zhì)子交換膜燃料電池因其轉(zhuǎn)化效率高、工作溫度低、功率密度高等優(yōu)點(diǎn),非常適合作為汽車等移動(dòng)場(chǎng)合的動(dòng)力來源,但是目前常采用的高壓氣瓶貯氫存在貯氫密度低的不足,限制了氫能技術(shù)的進(jìn)一步推廣�，F(xiàn)場(chǎng)制氫技術(shù)以碳?xì)浠衔餅樵贤ㄟ^化學(xué)反應(yīng)制備產(chǎn)生氫氣,具有更高的能量?jī)?chǔ)存密度,同時(shí)可以避免氣態(tài)氫氣的儲(chǔ)運(yùn)從而降低燃料的加注成本,有望在燃料電池移動(dòng)領(lǐng)域氫源問題上實(shí)現(xiàn)突破。為此,本文基于“甲醇水蒸氣重整+一氧化碳選擇甲烷化+甲醇催化燃燒”的技術(shù)路線設(shè)計(jì)搭建了一套應(yīng)用于低溫質(zhì)子交換膜燃料電池的甲醇現(xiàn)場(chǎng)重整制氫系統(tǒng)。本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:1)對(duì)甲醇現(xiàn)場(chǎng)重整制氫系統(tǒng)內(nèi)的反應(yīng)進(jìn)行熱力學(xué)分析并通過實(shí)驗(yàn)對(duì)所選用的催化劑性能進(jìn)行測(cè)試,設(shè)計(jì)甲醇現(xiàn)場(chǎng)重整制氫系統(tǒng)的工藝流程并在AspenPlus中對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模仿真,對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的物料和能量進(jìn)行衡算。2)基于集成有甲醇水蒸氣重整、一氧化碳選擇甲烷化和甲醇催化燃燒的反應(yīng)器設(shè)計(jì)系統(tǒng)的裝...

【文章頁(yè)數(shù)】：115 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 甲醇現(xiàn)場(chǎng)制氫工藝研究現(xiàn)狀
        1.2.2 甲醇現(xiàn)場(chǎng)制氫產(chǎn)物氣中CO處理技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 甲醇現(xiàn)場(chǎng)重整制氫系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
        1.2.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀總結(jié)
    1.3 論文主要研究?jī)?nèi)容與框架
    1.4 本章小結(jié)
2 甲醇現(xiàn)場(chǎng)重整制氫系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)與流程模擬
    2.1 甲醇現(xiàn)場(chǎng)重整制氫系統(tǒng)反應(yīng)熱力學(xué)分析
        2.1.1 甲醇水蒸氣重整反應(yīng)熱力學(xué)分析
        2.1.2 一氧化碳選擇甲烷化反應(yīng)熱力學(xué)分析
    2.2 甲醇現(xiàn)場(chǎng)重整制氫系統(tǒng)催化劑性能測(cè)試
        2.2.1 甲醇水蒸氣重整催化劑性能測(cè)試
        2.2.2 一氧化碳選擇甲烷化催化劑性能測(cè)試
        2.2.3 甲醇催化燃燒催化劑性能測(cè)試
    2.3 甲醇現(xiàn)場(chǎng)重整制氫系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)
    2.4 甲醇現(xiàn)場(chǎng)重整制氫系統(tǒng)流程模擬
    2.5 本章小結(jié)
3 甲醇現(xiàn)場(chǎng)重整制氫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制實(shí)現(xiàn)
    3.1 甲醇現(xiàn)場(chǎng)重整制氫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        3.1.1 甲醇現(xiàn)場(chǎng)重整制氫系統(tǒng)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)
        3.1.2 甲醇現(xiàn)場(chǎng)重整制氫系統(tǒng)裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    3.2 甲醇現(xiàn)場(chǎng)重整制氫系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)
        3.2.1 甲醇現(xiàn)場(chǎng)重整制氫系統(tǒng)控制需求分析
        3.2.2 控制模塊硬件設(shè)計(jì)
        3.2.3 控制模塊軟件設(shè)計(jì)
    3.3 本章小結(jié)
4 甲醇現(xiàn)場(chǎng)重整制氫系統(tǒng)性能測(cè)試與工藝參數(shù)優(yōu)化
    4.1 重整制氫系統(tǒng)啟動(dòng)過程工藝參數(shù)優(yōu)化研究
        4.1.1 重整制氫系統(tǒng)啟動(dòng)過程測(cè)試
        4.1.2 甲醇現(xiàn)場(chǎng)重整制氫系統(tǒng)啟動(dòng)方案優(yōu)化
    4.2 甲醇現(xiàn)場(chǎng)重整制氫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工藝參數(shù)優(yōu)化研究
        4.2.1 水醇比和反應(yīng)溫度對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行性能的影響
        4.2.2 重整制氫系統(tǒng)能量流動(dòng)分析
        4.2.3 不同反應(yīng)物流量下重整制氫系統(tǒng)性能測(cè)試
    4.3 甲醇現(xiàn)場(chǎng)重整制氫系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能測(cè)試
    4.4 甲醇現(xiàn)場(chǎng)重整制氫系統(tǒng)穩(wěn)定性測(cè)試
    4.5 本章小結(jié)
5 甲醇現(xiàn)場(chǎng)重整制氫系統(tǒng)燃料電池發(fā)電性能實(shí)驗(yàn)研究
    5.1 甲醇現(xiàn)場(chǎng)重整制氫系統(tǒng)燃料電池發(fā)電性能測(cè)試
        5.1.1 重整制氫系統(tǒng)燃料電池發(fā)電實(shí)驗(yàn)裝置
        5.1.2 甲醇現(xiàn)場(chǎng)重整制氫系統(tǒng)燃料電池發(fā)電實(shí)驗(yàn)
    5.2 以重整制氫系統(tǒng)產(chǎn)物氣為原料的燃料電池結(jié)構(gòu)改進(jìn)
        5.2.1 燃料電池供氣結(jié)構(gòu)改進(jìn)
        5.2.2 燃料電池尾氣處理設(shè)計(jì)
        5.2.3 燃料電池測(cè)試負(fù)載設(shè)計(jì)
    5.3 改進(jìn)后的甲醇現(xiàn)場(chǎng)重整制氫系統(tǒng)燃料電池發(fā)電性能測(cè)試
        5.3.1 甲醇現(xiàn)場(chǎng)重整制氫系統(tǒng)燃料電池發(fā)電穩(wěn)定性測(cè)試
        5.3.2 甲醇現(xiàn)場(chǎng)重整制氫系統(tǒng)燃料電池發(fā)電能效測(cè)試
    5.4 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
附錄
    附錄A 甲醇現(xiàn)場(chǎng)重整制氫系統(tǒng)PLC控制程序梯形圖
作者簡(jiǎn)歷



本文編號(hào)：3781753