電暈放電甲醇分解制氫及其模擬研究.pdf

1、甲醇被認為是安全、價廉、易操作的儲氫材料，它的來源不依賴于石油，是目前、也將是未來中小規(guī)模制氫的重要原料，在燃料電池中有重要應(yīng)用。等離子體法甲醇制氫可不用催化劑，可在很低環(huán)境溫度、極短時間、較小反應(yīng)空間內(nèi)引發(fā)反應(yīng)，生成氫氣，是多變條件下小規(guī)模生產(chǎn)氫氣的理想選擇。本論文研究在電暈放電形式下甲醇分解制氫的反應(yīng)特性，模擬甲醇分解的主反應(yīng)過程和副反應(yīng)過程，為設(shè)計等離子體甲醇制氫工藝提供理論基礎(chǔ)。 系統(tǒng)研究了正電暈放電甲醇分解反應(yīng)產(chǎn)氫率和

2、制氫速度的影響因素，進行了負電暈和正弦交流電暈的比較。得出的主要結(jié)論是：高濃度進料給出高的制氫速度和能量效率，停留時間在0.03s左右可以達到最高的制氫速度；影響氫產(chǎn)率的是包含著停留時間、進料濃度、電功率等因素在內(nèi)的比能密度，比能密度越高，氫產(chǎn)率越高。進一步考察了電極間隙、交流電波形和頻率對氫產(chǎn)率的影響。對比國外文獻，本論文設(shè)計的反應(yīng)器制氫能效和能力遠遠大于國外報道的結(jié)果。 實驗研究發(fā)現(xiàn)，等離子體甲醇分解反應(yīng)除生成氫氣和一氧化碳

3、外，還同時生成乙二醇，由此實驗上實現(xiàn)了由甲醇偶聯(lián)生成乙二醇的反應(yīng)。 在對實驗結(jié)果解析和討論的基礎(chǔ)上，提出了模擬甲醇分解主反應(yīng)和副反應(yīng)的動力學模型。以甲醇分解的9個自由基焓值為基礎(chǔ)，推測了甲醇等離子體分解出現(xiàn)的三個自由基反應(yīng)初始狀態(tài)。選取27個基團(包括自由基和分子)所涉及的115個基元反應(yīng)作為甲醇分解過程中可能發(fā)生的反應(yīng)，利用Matlab6.0模擬計算電暈放電條件下甲醇分解后主體自由基和邊界層自由基隨時間的變化規(guī)律。計算結(jié)果與實