微尺度甲醇水蒸汽重整制氫的輸運(yùn)特性研究.pdf

1、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),微尺度下的甲醇制氫技術(shù)由于涉及多個(gè)復(fù)雜過程,對其反應(yīng)機(jī)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(shí)驗(yàn)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

2、氣體一氧化碳的生成機(jī)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(yùn)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(shí)現(xiàn)了燃料預(yù)熱、蒸發(fā)、重整及反應(yīng)段替換等多項(xiàng)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

3、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(shí),利用數(shù)值模擬手段,對比了仿蜂巢分叉微通道、傳統(tǒng)平行矩形微通道、加長型平行矩形微通道,以及中間漸縮微通道在關(guān)于甲醇制氫效果上的不同,并輔以相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。
　　 通過上述的研究,深化了對甲醇水蒸汽重整制氫反應(yīng)機(jī)理的認(rèn)識,為操作參數(shù)的選取提出了可行的方案,奠定了微尺度下甲醇制氫催化劑優(yōu)化,微結(jié)構(gòu)改進(jìn)的理論基礎(chǔ),對多勢差耦合驅(qū)動(dòng)的微觀熱質(zhì)傳遞現(xiàn)象加深了認(rèn)