熱化學(xué)循環(huán)中Zn還原CO2反應(yīng)的基礎(chǔ)研究.pdf

1、氫能具有較好的優(yōu)越性，而二氧化碳問題也越來越受到大家的關(guān)注。熱化學(xué)循環(huán)系統(tǒng)在分解水制氫和處理二氧化碳問題方面由于具有熱效率高等優(yōu)點，近年來受到了廣泛的關(guān)注。本文結(jié)合兩步式熱化學(xué)循環(huán)分解二氧化碳和水系統(tǒng)和熱化學(xué)硫碘循環(huán)制氫系統(tǒng)引出了新型熱化學(xué)循環(huán)分解二氧化碳和水系統(tǒng)，并對其中的關(guān)鍵性過程Zn還原CO2反應(yīng)進行了詳細的基礎(chǔ)研究。
　　本文詳細介紹了新型熱化學(xué)循環(huán)反應(yīng)體系及其兩種可能的變化形式，并分別對三個系統(tǒng)進行了理論熱效率評估，系統(tǒng)

2、一、二、三的理論熱效率分別為39.8％、43.5％和39.8％，系統(tǒng)最高反應(yīng)溫度為1140K左右，易于匹配包括太陽能在內(nèi)的熱源。結(jié)果表明新型熱化學(xué)循環(huán)系統(tǒng)在能量轉(zhuǎn)換效率、最高熱源溫度、匹配可再生能源等方面具有優(yōu)勢，有望成為重要的CO2利用轉(zhuǎn)換手段之一，可滿足未來社會對于能源和環(huán)境的雙重要求。
　　本文利用Factsage軟件，對溫度、壓力和CO2/Zn等過程參數(shù)對Zn還原CO2反應(yīng)的影響進行了詳細的熱力學(xué)分析，通過熱重分析方法和一

3、維氣流床反應(yīng)系統(tǒng)對Zn還原CO2反應(yīng)的動力學(xué)以及反應(yīng)特性進行了詳細的研究與分析。提出了Zn還原CO2反應(yīng)的五段式反應(yīng)機理，并建立了基于熱重分析的動力學(xué)模型，計算得出了反應(yīng)的機理函數(shù)表達式、表觀活化能和指前因子（動力學(xué)“三因子”）。
　　結(jié)合熱力學(xué)分析、熱重實驗和一維氣流床實驗分析結(jié)果，認(rèn)為Zn還原CO2反應(yīng)的優(yōu)化條件可設(shè)置為:常壓、923～1023K的溫度范圍、Zn粒徑小于12um、高濃度甚至純的CO2、初始CO2/Zn摩爾比在1