微尺度甲醇水蒸汽重整制氫技術(shù)是解決質(zhì)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(yīng),微尺度下的甲醇制氧技術(shù)由于涉及多個復(fù)雜過程,對其反應(yīng)機理、微觀熱質(zhì)傳遞現(xiàn)象、催化劑成分選擇以及微反應(yīng)器結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面的研究還留有許多空白。本文通過數(shù)值模擬與實驗相結(jié)合的方式,系統(tǒng)分析了操作參數(shù)的選取、銅系催化劑組分的優(yōu)化、微反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的選擇對甲醇水蒸汽重整制氫技術(shù)的影響；揭示了操作參數(shù)與甲醇轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)與微反應(yīng)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(shù),利用電火花技術(shù)研制了一種集成微反應(yīng)器,該反應(yīng)器實現(xiàn)了燃料預(yù)熱、蒸發(fā)、重整及反應(yīng)段替換等多項功能。結(jié)合壁涂式的銅系催化劑,考察了微反應(yīng)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(zhuǎn)化率、干氣中各氣體組分之間的演變關(guān)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(zhì)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(shù)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(xué)河北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)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(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 反應(yīng)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(yīng)器結(jié)構(gòu)的研究進展
    1.3 本文的研究口的及內(nèi)容
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 研究內(nèi)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(yīng)器的設(shè)計及其結(jié)構(gòu)特點
        2.1.3 反應(yīng)器中反應(yīng)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(xué)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(xué)試劑
    2.3 實驗臺調(diào)試及實驗過程
        2.3.1 微反應(yīng)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(shù)據(jù)處理
        2.4.1 氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)動儀系統(tǒng)
        2.4.2 實驗數(shù)據(jù)分析方法
        2.4.3 反應(yīng)性能評價標(biāo)準(zhǔn)
    2.5 本章小結(jié)
第3章 操作參數(shù)及催化劑成分對MSR反應(yīng)的影響
    3.1 微反應(yīng)通道結(jié)構(gòu)
    3.2 操作參數(shù)對MSR反應(yīng)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(yīng)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(yīng)的影響
        3.3.1 催化劑的制備及重整反應(yīng)段結(jié)構(gòu)
        3.3.2 銅鋅質(zhì)量比的影響
    3.4 本章小結(jié)
第4章 微通道結(jié)構(gòu)參數(shù)對MSR反應(yīng)的影響
    4.1 仿蜂巢微通道分叉結(jié)構(gòu)中的甲醇水蒸汽重整制氫
        4.1.1 物理模型
        4.1.2 數(shù)學(xué)模型
        4.1.3 邊界條件
        4.1.4 模擬結(jié)果分析
    4.2 反應(yīng)通道長度對MSR反應(yīng)的影響
        4.2.1 加長反應(yīng)微通道結(jié)構(gòu)
        4.2.2 不同長度微通道下甲醇轉(zhuǎn)化率的對比
    4.3 反應(yīng)通道傾角對MSR反應(yīng)的影響
        4.3.1 中間漸縮微反應(yīng)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(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)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(xué)位期間發(fā)表的論文
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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[3]微反應(yīng)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(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2007(02)
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[7]化學(xué)制氫技術(shù)研究進展[J]. 吳川,張華民,衣寶廉.  化學(xué)進展. 2005(03)
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[10]Cu/La2O3/Al2O3催化劑上甲醇水蒸氣重整制氫反應(yīng)[J]. 張新榮,史鵬飛.  太陽能學(xué)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(xué)（北京） 2011



本文編號：2965235