生物质焦油的催化脱除及气化气制氢

结合作者在依阿华州立大学可持续环境技术中心的合作科研，介绍了生物质气化、焦油的催化转化及制氢的实验结果。生物质焦油的催化脱除，由一个保护床和转化反应器组成的高温催化气体净化装置完成；生物质气化气要实现高氢浓度的转化，需要通过水煤气变换反应将CO转化为H2。     

生物质超临界水气化制氢反应动力学分析

运用过渡态理论,对羧甲基纤维素钠(CMC)和锯木屑/CMC的超临界水气化反应动力学进行了研究.结果表明该反应为一级反应,CMC的活化能随着压力的增大而减小,在20MPa时为160kJ/mol,在25～35MPa时为97～81kJ/mol;CMC的活化体积在临界点附近达到了103数量级,而在远离临界点时迅速减小;溶解度参数、介电常数和超临界水密度对反应速率常数的影响趋势基本相同,随着这些参数的增大,反应速率减小,过渡态复合物极性小于反应物极性.当温度为923K时,对锯木屑/CMC在不同的压力条件下进行气化,其活化体积在临界压力附近较高,在远离临界压力时较低,而溶解度参数、介电常数和超临界水密度对反应速率常数的影响趋势基本相同.     

生物质制氢研究进展

生物质制氢是一项利用微生物的生理代谢作用分解有机物从而产生氢气的生物工程技术,具有产氢稳定性好、产氢能力高等优点,是一种符合可持续发展战略的可再生能源。本文介绍了生物质制氢的方法及研究进展。     

太阳能热源生物质催化制氢研究

清洁能源的开发使用已经成为可持续发展的紧迫课题,开发经济高效的生物质制氢的技术极具前景和发展潜力。本文实验验证了利用太阳能集热器收集太阳能,用于高温分解生物质催化制氢的可行性,并分析了太阳能热源生物质高效制氢的高效性和发展性。     

基于Aspen Plus的甘油与生物质固定床共气化制氢工艺模拟

利用Aspen Plus软件平台,对甘油与生物质固定床共气化制氢过程进行模拟研究.考察不同反应温度、甘油与生物质的质量比(m(G)/m(B))、气化剂物质的量的比(n(H2O)/n(C))和反应压力等条件对纯甘油与生物质、粗甘油与生物质混合共气化制氢的影响.模拟结果表明:生物质与不同甘油共气化时,温度、压力、n(H2O)/n(C)和m(G)/m(B)对两种混合物制氢的影响规律基本相同,因此可用纯甘油替代粗甘油来研究气化制氢特性;同时得出其最佳气化制氢条件是反应温度800~850,℃,m(G)/m(B)为1.0~1.2,n(H2O)/n(C)为0.8~1.0,压力≤0.1,MPa,在此条件下,氢气产率为55%左右.     

模糊PID控制策略在生物质制氢控制系统中的应用

制氢系统的自动化控制对于设备的安全稳定运行和产品质量控制具有重要意义。热电阻炉加热系统是一个具有大惯性、纯滞后、分布参数非线性的系统，采用混合模糊PID控制算法控制电阻炉，既具有模糊控制快速、鲁棒性强的优点，又具有PID稳态精度高的优点。选用西门子公司的S7--300PLC实现控制功能，得到了比较好的控制效果。     

农业生物质在超临界水中气化制氢的实验研究

以农业生物质(包括玉米秸秆、玉米芯、麦秸、稻草、稻壳、花生壳、高粱秆)为原料，羧甲基纤维素钠为添加剂，利用连续管流反应器，在反应器壁温为650℃、压力为25MPa的条件下进行了生物质气化制氢实验研究．讨论了运行时间、生物质类型、颗粒大小、反应器壁面状况等因素对气化结果的影响．实验结果表明：农业生物质在超临界水中气化生成以氢气、二氧化碳、一氧化碳、甲烷以及少量的乙烷和乙烯为主要成分的气体；气化周期内大约经过100min气体产物组成以及产量趋于稳定；在相同的实验条件下不同生物质气化得到了相似的气体组分，气体产物中一氧化碳体积分数大约为1％，甲烷体积分数超过10％，氢气的体积分数最高可以达41．28％；小颗粒的生物质气化能生成更多的氢气；反应器壁面对生物质气化有明显的催化作用．     

生物质化学改性在树脂化技术中的应用

植物生物质资源是丰富的可再生的有机资源,但由于其成分结构复杂,导致应用受到很大的限制,但是经过化学改性后,可以制备高附值的树脂.文章综述了生物质化学改性在树脂化技术中的应用,并展望了生物质化学改性的发展前景.     

改性铝在制氢及去除水中污染物中的应用

金属铝(Al)因储量丰富且具有较低的氧化还原电位,在Al-水制氢及水处理领域得到广泛研究,而Al颗粒表面的致密氧化膜是影响Al还原活性的主要因素.除了酸/碱溶解、合金化及机械球磨等常见的Al表面处理方法,近年来出现的Al表面改性技术被认为是一种经济有效且工艺条件相对温和的Al表面活化方法.本文通过综述Al表面改性方法在Al-水制氢及Al去除水中污染物方面的研究报道,突出了该方法相比于其他Al表面处理方法所存在的优势及不足.同时,对Al表面改性技术在制氢及去除水中污染物中的应用进行了展望,以期促进Al表面改性技术在制氢及水处理领域的研究进展.     

原生生物质在超临界水流化床系统中气化制氢

以原生生物质玉米芯与羧甲基纤维素钠的混合为原料,利用实验室成功构建的超临界水流化床气化制氢系统,在压力25 MPa、温度550～650℃范围内,对其气化制氢特性进行研究,讨论了气化过程中气化时间、温度、流量、物料浓度对气化效果的影响.研究结果表明:温度对气化影响较大,升高温度有利于气化;小的流量对应长的反应器停留时间有利于产氢;随着物料质量分数的增加,生物质气化效果明显下降,而在超临界水流化床气化制氢系统中质量分数为18%的物料仍能长时间连续稳定气化,未发生反应器结渣堵塞现象.     

超临界水中花生壳气化制氢的实验及机理研究

以原生物质花生壳为原料,羧甲基纤维素钠为添加剂,利用釜式反应器,在温度为450℃、压力范围为24~27 MPa的条件下,考察了K2CO3、ZnCl2、Raney-Ni三种催化剂对超临界水中生物质催化气化制氢的影响.结果表明,ZnCl2对氢气的选择性最高,K2CO3次之,Raney-Ni最低,但在低温条件下Raney-Ni最有利于生物质的气化,气化率高达126.84%,氢气产率高达34.37 g.kg-1.选取ZnCl2和Raney-Ni混合使用时,氢选择性明显提高,甲烷迅速减少.通过对催化机理的探索,提出了生物质催化气化的反应路径,对实验中出现的现象和所得出的结论给予了合理解释.     

来自自然界的可再生能源-生物质乙醇重整制氢

在镧系金属氧化物载镍催化剂上通过催化重整乙醇和乙醇水溶液可以直接转化为H2，H2的选择性达到60％，乙醇的转化率达到100％。优化催化剂及降低重整反应的温度以使水汽转化反应同时发生来降低产物气中CO的含量。该过程对于生产小型燃料电池的低成本燃料H2，以及便携燃料电池系统需要液态燃料存储的应用具有巨大的潜在价值。     

煤与生物质共超临界水催化气化制氢的实验研究

在压力为20～25MPa、停留时间为15～30s、：NaOH添加量(质量分数)为0．1％、反应器外壁温度为650℃的条件下，对煤与生物质的模型化合物羧甲基纤维素钠(CMC)在超临界水环境中的催化气化制氢性能进行了研究，探讨了物料浓度、压力以及停留时间对煤与CMC共气化制氢的影响．实验结果表明：煤与CMC二共超临界水催化气化制氢的主要气体产物是H2、CO2和CH4，H2的体积分数可高达60％以上；增加物料浓度、升高压力有利于提高产氢率，但延长停留时间不利于氢气的制取．     

生物质淀粉等离子体改性研究进展

论述了生物质等离子体改性技术是一种环境友好、有价格优势、技术上可行、具有潜在发展前景的工艺路线,并阐明了淀粉在生物质改性中存在的问题及解决方法.     

生物质与煤超临界水气化制氢的实验研究

利用间隙式釜式反应器,在反应器内流体温度为450℃、初压为4MPa(终压为22～27MPa)、保温时间为20min、NaOH作为催化剂的条件下,分别对生物质模型化合物羧甲基纤维素钠(CMC)与煤以及原生生物质玉米芯与煤的超临界水气化制氢进行实验研究.结果表明:CMC/煤共超临界水气化制氢过程中,共气化的产氢率和气化率均高于同样情况下CMC、煤单独气化的加权平均值,玉米芯/煤共气化也出现类似结果,这说明CMC/煤、玉米芯/煤共超临界水气化制氢均存在协同效应.初步分析了协同效应产生的机理.     

Ca(OH)2对生物质水蒸气气化制氢的影响

提出一种新型的生物质水蒸气气化制氢方法.该方法在生物质水蒸气气化过程中添加CO2吸收剂,旨在通过吸收CO2促进产氢反应向着氢气产生方向进行,从而提高产氢量.分析了Ca(OH)2、水蒸气、温度和保持时间对产氢量以及产气组分百分比的影响,结果表明:在生物质水蒸气气化过程中添加CO2吸收剂能显著提高产氢量;随着Ca(OH)2的增加产氢量先升高后略微降低,Ca(OH)2对水煤气反应的影响要明显强于对甲烷水蒸气重整反应的影响;产氢量随水蒸气的增加先升高后降低;产氢量随温度的升高迅速增加;充足的保持时间可以使制氢反应进行彻底.     

生物质/煤超临界水气化制氢的主要影响因素

以羧甲基纤维素钠(CMC)/华亭烟煤的超临界水共气化制氢为例,考察了温度(350～700℃)、压力(20～35 MPa)和物料(CMC 煤)的质量分数w(1.1%～2.0 %)等对生物质/煤共气化气体产物的影响.模拟和实验结果表明:得到的主要气体产物是H2、CO2和CH4,产气中H2的摩尔分数随温度的升高而升高,但温度升高到一定值后,H2的摩尔分数(x(H2)=67%)保持不变;随物料质量分数的增加,H2的摩尔分数减小,物料的温度和质量分数的变化对产气的作用远大于压力;制氢的适宜温度为450～550 ℃、压力为25 MPa左右、w≥15%.提出后续实验应着重提高物料在反应器内的加热速率,筛选研究在较低温度下能有效催化产氢的Ni催化剂.     

来自自然界的可再生能源—生物质乙醇重整制氢(英文)

在镧系金属氧化物载镍催化剂上通过催化重整乙醇和乙醇水溶液可以直接转化为H2,H2的选择性达到60%,乙醇的转化率达到100%。优化催化剂及降低重整反应的温度以使水汽转化反应同时发生来降低产物气中CO的含量。该过程对于生产小型燃料电池的低成本燃料H2,以及便携燃料电池系统需要液态燃料存储的应用具有巨大的潜在价值。     

基于化学平衡计算的发酵制氢残液超临界水气化制氢研究

以生物质超临界水气化制氢试验为背景,从吉布斯自由能最小原理出发,构建了适用于生物质超临界水气化制氢的化学反应平衡模型。将化学平衡计算作为理论工具应用于细菌生物发酵制氢剩留残液超临界水气化制氢研究中。通过化学平衡计算,能够分析和预报气化产物分布与温度、压力、浓度等因素之间的变化规律和最佳反应条件,指导试验工艺路线的设计和优化,从而提高了试验结果的准确性,降低了试验的成本。     

生物质热解释氢的实验研究

以密封的管式炉为反应器,以稻壳粉为原料,通过自动控制系统控制热解反应参数,对生物质热解的3种产物(气体、焦油和木炭)单独收集并进行了分析.结果表明,产气中氢气的百分含量随着热解温度的提高明显增加,热解反应在未完成之前,增加反应时间有利于提高氢的百分含量.发现在水蒸气和生物质比率(S/B)小于0.37时,氢的百分含量随S/B的增大而增加,S/B大于0.37后,氢气的百分含量有缓慢变小的趋势.