微波液相放电等离子体制氢研究

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:wcfsoa2009
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近年来,随着化石燃料的快速消耗和环境问题日趋严重,氢能因其具有热值高、可再生、无污染的优点而得到人们的广泛关注,鉴于传统制氢技术存在着反应温度高、能耗大、过于依赖化石燃料等缺点,因此,一种新兴的制氢技术一等离子体制氢技术,因其可在常温常压下进行,且不需催化剂的特点而逐渐成为国内外专家的关注热点。本研究使用的液相微波放电制氢技术,是基于本课题组国内首次实现液相微波放电技术之上的,进而进行制氢研究,课题独特新颖,引领国际前沿。在该研究中,以乙醇溶液为反应原料,主要考察了微波功率、乙醇溶液体积分数、反应压强、溶液电导率、电极内导体材质等几个因素对制氢产量及制氢能耗的影响,同时借助于质谱、气相色谱、发射光谱等仪器对制氢过程的气相产物组分,溶液中的活性物质种类及强度进行分析和监测,所获主要结论如下:液相微波放电乙醇重整的主要气体产物为H2和CO,同时有少量C2H2、CH4和CO2。制氢过程中,增加微波功率和醇溶液体积分数对提高氢气产量和降低制氢能耗影响显著,但醇溶液浓度的增加,不利于产气中氢气比例的提高;溶液电导率和反应压强对等离子体的点火和维持有重要影响,影响微波能量的输入和损失,从而间接影响制氢。实验中,所获最大产氢量为357mL/min,最大产氢比例为64.68%,最低制氢能耗为8.00kWh/m3。光谱分析结果表明,液相等离子体乙醇制氢反应过程中主要有OH·、H·、C2‘ CH、O·等活性物质生成,制氢过程中,乙醇分子被高能电子不断碰撞分解、再通过自由基结合反应生成H2、CO、CO2和烃类等气体产物,该过程中H·是决定氢气产量的重要活性自由基,高能电子的激发温度约为6112-4950K,反应器压强变化范围为13.8-19.3kPa。根据生成气体产物组分及摩尔比,推测制氢反应的主要反应式可能为2C2H5OH→5H2+2CO+C2H2。
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