【摘 要】
：
煤层气（煤矿瓦斯）的主要燃料成分为甲烷,低浓度瓦斯通常指井下抽排甲烷体积分数小于30%的瓦斯,整体利用率仅有40%左右,其余多数被排放至大气中,导致严重的资源浪费。甲烷还是主要的温室气体之一,其全球变暖潜能值（GWP）是二氧化碳的25倍,过量的低浓度瓦斯排放,加剧了全球变暖危机,同时也严重违背我国2021年两会期间提出的“碳中和、碳达峰”以及节能减排的国家战略。固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种
论文部分内容阅读
煤层气（煤矿瓦斯）的主要燃料成分为甲烷,低浓度瓦斯通常指井下抽排甲烷体积分数小于30%的瓦斯,整体利用率仅有40%左右,其余多数被排放至大气中,导致严重的资源浪费。甲烷还是主要的温室气体之一,其全球变暖潜能值（GWP）是二氧化碳的25倍,过量的低浓度瓦斯排放,加剧了全球变暖危机,同时也严重违背我国2021年两会期间提出的“碳中和、碳达峰”以及节能减排的国家战略。固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种直接将化学能转化为电能的新型技术,具有全固态结构,燃料范围广,能源利用率高等特点。本论文通过调控不同碳氧比作为关键研究变量,研究低浓度瓦斯阳极催化重整反应及进一步高效能源利用。本文主要研究内容如下:首先以Ni-YSZ阳极支撑半电池作为内重整催化反应器,以甲烷/氧气浓度比R作为关键研究变量,对比研究不同R的低浓度瓦斯燃料经过阳极Ni-YSZ催化氧化重整,利用气相色谱原位分析重整后燃料成分与含量变化规律,评价燃料重整反应效率。结果表明:甲烷的转化率随着氧气含量的减少,阳极重整反应效率先增大后减小,在750°C、R=4时转化率最大,达到30.57%,并进一步分析不同碳氧比的低浓度瓦斯燃料的转化利用率,当R=16时,H2选择性与CO选择性在750-600°C区间分别保持68%以上和49%以上,为后续低浓度瓦斯SOFC高效转化利用提供理论支撑。为了进一步提升低浓度瓦斯的能源清洁高效利用,制备阳极支撑型SOFC,系统研究上述碳氧比R的低浓度瓦斯燃料的SOFC电池性能,研究发现:随着R增大,电池峰值功率密度逐渐增大,在750°C、R=16时,峰值功率密度最大,达到855.3m W·cm-2;随着R增大,Rt和Rp上升,Ro下降,当R=16,Rt、Ro、Rp在750°C分别为0.56、0.14、0.42Ω·cm-2;在SOFC工作模式下可以进一步促进低浓度瓦斯燃料的转化利用,有利于催化重整正向进行;在750°C、R=2、4、16时,恒流放电（-100m A·cm~2）测试约40h,能保持较好的稳定性,通过SEM及能谱分析长期测试后电池阳极截面,发现不同部位积碳较少。说明以低浓度瓦斯为燃料的SOFC的高效转化利用具备可行性。另一方面,YSZ电解质高温下才具有足够的氧离子电导率,为后期探究低浓度瓦斯为燃料的SOFC在低温下转化利用的可行性,将La2Ce2O7（LCO）和Ba Zr0.8Y0.2O3-δ（BZY）两种低温电解质材料以不同比例通过一步共烧法制备成低温复合电解质材料体系x BZY-LCO,研究发现:在所有组分中,3BZY-LCO致密度最高,为98.9%;维氏硬度最高,Hv=11.6 GPa;电导率在750°C时达到0.016S/cm,是单相电解质LCO电导率的2.5倍;在750°C下,以3BZY-LCO为电解质的单电池峰值功率密度最高,达到581 m W·cm-2,总阻抗仅1.15Ω·cm~2;在700°C恒流放电(150m A cm-2)测试100h,电压稳定保持在0.78V。综上所述,本研究通过调控低浓度瓦斯燃料中碳氧比作为关键变量,研究基于SOFC的低浓度瓦斯燃料阳极催化重整过程及高效清洁转化利用,系统研究低浓度瓦斯在阳极催化重整、能源转化利用等方面的初步理论及可行性,对实现“双碳目标”具有重要意义。该论文有图41幅;表6个;参考文献107篇。
其他文献
绩效管理对公司的管理、运行效率有直接作用。建立科学有效的绩效管理体系,可以提高员工工作效率,优化公司组织架构,促进公司长远发展。目前,国内企业运用绩效管理理论较晚,科学化程度不均衡,特别是现有体制内的国有企业,绩效管理体系存在亟待完善的地方,比如,设置考核指标不合理、考核过程容易“走过场”等,这些问题阻碍了公司自身发展。因此,优化绩效管理体系成为国企改革的关键问题。本文以FT公司综合部员工为研究对
随着国家城市化建设进程不断加快,城市基础设施的投入力度不断加大,低压电气安装技术作为建筑企业电气工程的主要内容,对建筑物的功能及质量影响极大。对此,文章主要分析了低压电气安装技术的特性以及低压电气安装难点,并重点对低压电气安装技术在建筑电气中的应用进行了探讨,以供相关研究人员参考。
气流床气化是煤炭清洁高效利用的核心技术之一,气化工艺过程产生了巨量高含水气化细渣,而现有工艺的脱水方法存在着能耗高,细渣水分含量高,生产稳定性差等问题,同时脱水后填埋,挟带着大量水的气化细渣既侵占土地、污染环境,又浪费水资源、降低企业经济效益。因此,实现气化细渣的高效脱水是煤化工企业亟待解决的重大问题。本文选取合适的表征手段获知气化细渣的物化特性,从宏观、介观层面分析其与水分的赋存特点,并以物化特
大数据时代的到来和高新技术的发展促使数据的存储形式和获取途径不断发生变化,最典型也是最普遍的示例就是网页数据与图像数据,网页数据既可以来源于网页内容本身也可以来源于链接网页,图像数据包括了局部二值模式特征、方向梯度直方图特征等,这些数据构成了多视图数据。聚类是数据挖掘重要的研究内容,也是多视图数据重要的研究方向。作为一种机器学习方法,表示学习能够获得数据对象的特征信息。数据的先验知识对表示学习有着
关键蛋白质和蛋白质复合物识别是计算机科学和生物信息学的研究热点,在蛋白质组学研究、致病基因发现和药物研制等方面具有重要意义。蛋白质是构成细胞和组织的重要成分,其中的关键蛋白质对于维持正常的生命活动不可或缺。而蛋白质复合物是由多个蛋白质在特定的时空维度通过相互作用聚集在一起,共同完成一定生物功能的蛋白质集合,这些复合物对于实现多种生物过程和细胞功能同样至关重要。利用传统生物学实验方法识别关键蛋白质及
现代科技的飞速发展大大优化了人们的生活方式,基于智能手机的位置服务（Location Based Service,LBS）给人们带来极大便利,对室内高精度定位需求日渐强烈。由于室内环境存在诸如人员移动频繁、非视距场景复杂、信号遮挡严重等特点,催生了诸多室内定位技术。其中,行人航位推算技术（Pedestrian Dead Reckoning,PDR）无需额外配备设备,只需给定初始位置,仅依靠智能手机
随着能源的消耗和化石燃料的枯竭,人们迫切需要环境友好的新型储能装置来满足当前的需求。超级电容器具有安全可靠性高、充放电速度快、循环稳定性好、功率密度高等优点,被认为是非常具有发展前景的电化学储能系统。然而,超级电容器的低能量密度使其在实际应用中受到了很大的阻碍。电极材料是超级电容器的重要组成部分,其结构的优化能够提高超级电容器的电化学性能。以金属团簇为节点,有机配体为连接体的金属有机骨架材料（MO
双时间尺度信息物理系统（Cyber-Physical Systems,CPSs）是一类快速变化动态与缓慢变化动态耦合共存的CPSs,在实际中广泛存在,例如智慧矿山、智能电网和航空航天等。由于双时间尺度CPSs快慢动态耦合共存的特点,现有常规CPSs在拒绝服务（Denial-of-Service,DoS）攻击下的设计方法直接应用于双时间尺度CPSs上会出现病态数值问题。因此,本文针对未知周期DoS攻
随着煤矿深部开采与巷道快速掘进技术的发展,巷道壁面裂隙发育程度越来越高。巷道喷浆具有加固煤壁、封堵壁面孔隙、延缓金属支架锈蚀等作用,能有效控制煤体内外部频繁气体交互导致的巷道瓦斯含量增加、煤体氧化自燃。职业健康与环境保护对煤矿巷道喷浆原材料的使用及工艺的革新提出了严峻挑战。粉煤灰作为我国总量最大的固体废弃物,正对环境造成巨大破坏。将粉煤灰作为矿井喷浆材料取代逐渐枯竭的砂石资源并研发配套的喷浆工艺是
城市化是社会经济发展演变的必然结果,伴随着城市化进程的快速推进,城市不透水面逐渐取代植被、裸土等自然景观成为典型性的城市地表类型,高密度低渗透率的不透水面提高了城市地表径流的汇流速率和产流量,改变了城市自然排水系统,增加了城市内涝风险。因此,需要研究城市地表径流与不透水面的关系。本文以徐州市区1997年、2005年、2013年以及2020年四期Landsat影像为基础数据,采用遥感与GIS、定性与