微尺度甲醇水蒸汽重整制氫技術是解決質子交換膜燃料電池燃料供給的重要發(fā)展方向之一。有別于傳統(tǒng)宏觀的重整反應,微尺度下的甲醇制氧技術由于涉及多個復雜過程,對其反應機理、微觀熱質傳遞現象、催化劑成分選擇以及微反應器結構優(yōu)化等方面的研究還留有許多空白。本文通過數值模擬與實驗相結合的方式,系統(tǒng)分析了操作參數的選取、銅系催化劑組分的優(yōu)化、微反應器結構的選擇對甲醇水蒸汽重整制氫技術的影響；揭示了操作參數與甲醇轉化率之間的演化規(guī)律,有毒氣體一氧化碳的生成機理以及不同結構與微反應器溫度場、流場之間的聯(lián)系,為微尺寸甲醇水蒸汽制氫的輸運特性研究提供有益的參考。為了研究微尺度下的甲醇制氫技術,利用電火花技術研制了一種集成微反應器,該反應器實現了燃料預熱、蒸發(fā)、重整及反應段替換等多項功能。結合壁涂式的銅系催化劑,考察了微反應器溫度、水醇比、混合溶液入口溫度及混和溶液入口流量與甲醇轉化率、干氣中各氣體組分之間的演變關系。采用浸漬發(fā)手段自行配置并制作了銅系壁涂式催化劑。通過改變銅系催化劑中銅鋅質量比,深入分析了成份變化對催化劑活性,甲醇制氫效果的影響。同時,利用數值模擬手段,對比了仿蜂巢分叉微通道、傳統(tǒng)平行矩形微通... 

【文章來源】：華北電力大學河北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：79 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
符號表
第1章 緒論
    1.1 問題的提出
    1.2 甲醇重整制氫過程國內外研究現狀
        1.2.1 反應機理及操作條件的研究進展
        1.2.2 甲醇水蒸汽重整催化劑的研究進展
        1.2.3 反應器結構的研究進展
    1.3 本文的研究口的及內容
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 研究內容
第2章 實驗裝置及實驗方法
    2.1 實驗裝置
        2.1.1 微通道甲醇水蒸汽重整氫氣實驗系統(tǒng)圖
        2.1.2 微型反應器的設計及其結構特點
        2.1.3 反應器中反應微通道溫度的測定
        2.1.4 加溫和保溫裝置
        2.1.5 實驗儀器
    2.2 催化劑的制備、使用及實驗所用化學試劑
        2.2.1 催化劑的制備
        2.2.2 催化劑的使用
        2.2.3 實驗所用化學試劑
    2.3 實驗臺調試及實驗過程
        2.3.1 微反應器氣密性檢測
        2.3.2 甲醇水蒸汽重整制氫實驗步驟
        2.3.3 空白試驗
    2.4 實驗數據處理
        2.4.1 氣相色譜質譜聯(lián)動儀系統(tǒng)
        2.4.2 實驗數據分析方法
        2.4.3 反應性能評價標準
    2.5 本章小結
第3章 操作參數及催化劑成分對MSR反應的影響
    3.1 微反應通道結構
    3.2 操作參數對MSR反應的影響
        3.2.1 混合溶液水醇比的影響
        3.2.2 甲醇混合溶液入口流量的影響
        3.2.3 微反應器溫度的影響
        3.2.4 蒸發(fā)段長度的檢驗
        3.2.5 混合溶液入口溫度的影響
    3.3 催化劑成分對MSR反應的影響
        3.3.1 催化劑的制備及重整反應段結構
        3.3.2 銅鋅質量比的影響
    3.4 本章小結
第4章 微通道結構參數對MSR反應的影響
    4.1 仿蜂巢微通道分叉結構中的甲醇水蒸汽重整制氫
        4.1.1 物理模型
        4.1.2 數學模型
        4.1.3 邊界條件
        4.1.4 模擬結果分析
    4.2 反應通道長度對MSR反應的影響
        4.2.1 加長反應微通道結構
        4.2.2 不同長度微通道下甲醇轉化率的對比
    4.3 反應通道傾角對MSR反應的影響
        4.3.1 中間漸縮微反應通道
        4.3.2 傳統(tǒng)平行矩形微通道與中間漸縮微通道對比
    4.4 本章小結
第5章 結論與展望
    5.1 結論與分析
    5.2 本文的不足之處及展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]催化表面分布對甲醇蒸汽重整制氫過程的影響[J]. 王鋒,李隆鍵,崔文智,辛明道,陳清華.  電源技術. 2008(01)
[2]甲醇-水蒸汽重整制氫反應器新進展[J]. 王鋒,李隆鍵,辛明道,陳清華.  能源技術. 2007(06)
[3]微反應器中甲醇-水蒸氣重整制氫三維模擬[J]. 王鋒,李隆鍵,崔文智,辛明道.  重慶大學學報(自然科學版). 2007(02)
[4]蜂窩催化劑上甲醇自熱重整制氫的動力學研究[J]. 汪叢偉,潘立衛(wèi),張純希,袁中山,王樹東.  燃料化學學報. 2005(06)
[5]甲醇水蒸氣重整微型反應器催化劑涂層的研究[J]. 于新海,涂善東,王正東,馬玉錄,戚蘊石.  華東理工大學學報(自然科學版). 2005(05)
[6]仿蜂巢分形微管道網絡中的流動與換熱[J]. 董濤,陳運生,楊朝初,畢勤成,吳會龍,鄭國平.  化工學報. 2005(09)
[7]化學制氫技術研究進展[J]. 吳川,張華民,衣寶廉.  化學進展. 2005(03)
[8]CuO-ZnO-ZrO2催化甲醇水蒸汽重整反應機理和中間態(tài)[J]. 云虹,張慧,陳建華,陳鴻博,林昌健.  物理化學學報. 2004(05)
[9]銅系催化劑上甲醇蒸氣轉化制氫過程的原位紅外研究[J]. 李言浩,馬沛生,蘇旭,胡孔誠,郝樹仁,程玉春.  催化學報. 2003(02)
[10]Cu/La2O3/Al2O3催化劑上甲醇水蒸氣重整制氫反應[J]. 張新榮,史鵬飛.  太陽能學報. 2002(05)

碩士論文
[1]微通道甲醇重整制氫過程的熱管理研究[D]. 郝亞珍.華北電力大學（北京） 2011



本文編號：2965235