Key technologies for polymer electrolyte membrane fuel cell systems fueled impure hydrogen

Hydrogen energy and polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cells become concerned issues in recent years. Nevertheless, the construction of hydrogen refueling infrastructure and hydrogen storage and transportation constrains the commercial development of fuel cells. In this review, sources, production, storage, transportation, and purification methods of hydrogen are extensively reviewed and compared. The advantages of utilizing industrial by-product hydrogen and steam reforming gas in PEM fuel cell systems are analyzed. Using industrial wasted hydrogen can significantly reduce the cost of hydrogen. Also, it is indicated that the onboard hydrogen generation by steam methanol reforming can solve the difficulties of efficient storage and transportation of gaseous hydrogen, which means that methanol has great potential to be a convenient carrier of hydrogen. The effects of impurities contained in the reformate gas are generally introduced. After the methanol steam reforming and pretreatment purification processes, the reformate gas can be fed to PEM fuel cells. Thus, a fuel cell system integrated with onboard hydrogen production and impure hydrogen treatment subsystems is introduced, and key technologies therein for pretreatment purification and in-situ poisoning mitigation methods are reviewed. Finally, suggestions are proposed for further studies.     

金属锌改性HZSM-5催化的固定床反应器中甲醇芳构化工艺条件优化研究

通过等体积浸渍法制备了Zn改性的HZSM-5催化剂,并在连续流动固定床反应器上研究了Zn-HZSM-5催化剂的甲醇芳构化性能。结合X射线衍射(XRD)、吡啶吸附傅立叶变换红外光谱(Py-IR)、N2吸附-脱附方法对金属锌改性HZSM-5催化剂进行了表征。考察了Zn负载量和操作条件对甲醇芳构化反应的影响,并针对甲醇芳构化反应过程中强放热导致催化剂床层温升过高而使催化剂结焦失活的现象,探讨了催化剂床层温度控制的影响因素。研究结果表明,锌改性HZSM-5的最佳负载量(质量分数)区间为2%~3%;2.5%Zn-HZSM-5催化的固定床反应器中甲醇芳构化的最优工艺条件为常压,400~430℃,甲醇质量空速小于2 h-1;降低甲醇水溶液中甲醇物质的量比、加大气相空速中氮气分压均能降低催化剂床层的温升。     

循环伏安法测定聚苯并咪唑膜电解质甲醇透过率

研究建立了电化学循环伏安法(CV)测定磷酸掺杂聚苯并咪唑(PBI)膜甲醇透过率的方法.以磷酸溶液为电解质,在扫描电压范围-0.2~1.2 V和扫描速度100 m V/s的条件下测试了不同磷酸掺杂水平PBI膜的甲醇透过率.研究表明,根据膜样品酸掺杂水平选择磷酸电解质溶液的浓度可使待测PBI膜的酸掺杂水平在测定过程中保持不变,进而保障结果的准确性和可靠性;与纯PBI膜的甲醇透过率(1.34×10-8cm2/s)相比,磷酸掺杂PBI膜的甲醇透过率有所增加,当PBI膜的酸掺杂水平为2.5~3.2时,膜的甲醇透过率为3.2×10-8~14×10-8cm2/s.     

陕北中低温煤焦油在超临界甲醇中轻质化探索研究

在间歇式高压反应釜中,采用超临界甲醇对陕北中低温煤焦油进行提取处理,并对产物进行分离,通过单因素以及正交试验考察甲醇添加量、压力、温度和搅拌速率等反应条件对轻质油收率的影响。实验结果表明：甲醇添加量对萃取结果影响最大,其次是压力;温度及搅拌转速对抽提结果的影响较小,最后得到陕北中低温煤焦油在超临界甲醇中轻质化的最佳条件为：甲醇与中低温煤焦油体积比10:1,压力9 MPa,温度250℃,超声转速30 r/min,轻油收率为78.9%。通过探索煤焦油在超临界状态下轻质化过程,有利于煤焦油进一步开发和利用。     

M（CH3 OH）1~4（M=Be2+/Mg2+/Ca2+）团簇的量子化学研究

应用量子化学方法 B3LYP/6-311+G(d,p),对气相团簇M(CH3OH)1~4(M=Be2+/Mg2+/Ca2+)的结构、能量进行计算,采用HF/STO-3G方法对电荷分布进行研究.结果表明,甲醇分子通过O原子配位于金属离子形成最稳定结构,金属与CH3OH中的O的距离由大到小为RCa-ORMg-ORBe-O,而结合能由大到小依次为Be2+Mg2+Ca2+.随着甲醇分子数n的增加,金属离子与O的距离RM-O逐渐增大,总结合能逐渐增大,连续结合能逐渐减小,金属离子所带的正电荷在逐渐减小,对于相同配位数n,Be2+的电荷转移量最大,Ca2+的电荷转移量最小;甲醇分子中各原子所得正电荷的大小顺序为H(-HO)H(-H3C)CO.     

气相色谱法测定伊班膦酸钠原料中残留溶剂的含量

应用程序升温气相色谱法同时测定伊班膦酸钠原料中4种有机残留溶剂的含量.采用PE Elite17毛细管色谱柱(30 m×0.25 mm×1.8μm),氢火焰离子化检测器(FID)进行测定.在该实验条件下,甲醇、乙醇、丙酮、甲笨质量浓度与峰面积线性关系良好.该气相色谱法简单、准确、灵敏度高、重复性好,可用于该药物中有机溶剂...     

直接甲醇燃料电池溶胶-凝胶流动相的制备及性能

以硅酸钠或硅酸乙酯与甲醇、硫酸为原料,采用改性溶胶-凝胶法制备了溶胶-凝胶流动相.以SEM观察流动相的形貌,测定了其甲醇渗漏和电化学性能,并研究了流动相的制备温度及组分对成胶速率及甲醇渗漏的影响.结果表明,溶胶-凝胶流动相具有多孔结构,改变了甲醇的传质途径和传质机理,与相同浓度的甲醇和硫酸液相流动相相比,渗漏率下降了9...     

对变色酸分光光度法分析采气污水中甲醇含量的改进

目前采气污水中甲醇含量的常用测定方法包括气相色谱法、变色酸分光光度法.其中变色酸分光光度法因设备简单,操作简便,在气田现场得到广泛应用.然而该法在甲醇浓度较高时,存在测定不准确、重现性差的问题.通过对变色酸分光光度法测定甲醇含量的实验条件优化,实现了高浓度甲醇废水的准确测定.结果表明:在最佳实验条件下,甲醇质量浓度在0～150 mg.L-1范围内线性关系良好(R=0.999 6),重现性好,准确度高,加标回收率为98.60%～104.30%,对现场含醇采气污水的测定结果与气相色谱法分析结果相符,完全满足高含醇采气污水的测定要求.     

环境温度对甲醇/汽油发动机冷起动排放影响的研究

在一台4缸进气道喷射汽油机上,研究了环境温度在从15℃下降到-25℃的过程中,4种甲醇汽油混合燃料低温冷起动的排放特性.结果表明:在试验环境温度下添加甲醇均能显著减少冷起动阶段HC和CO的排放.在冷起动过程中,HC的平均排放随着环境温度的降低而呈指数增加;随着甲醇添加比的增大,HC排放的增加量逐渐减小,当甲醇的体积分数超过30%时,HC排放减少得并不明显.CO平均排放随环境温度的变化趋势与HC有所不同,当环境温度从5℃下降到-7℃时,CO排放增加了约10倍,随着温度的继续下降,CO排放变化不大.甲醛和甲醇非常规排放随着甲醇添加比的增大而增加,随着环境温度的降低而增加.     

电喷汽油机燃烧甲醇燃料的试验研究

在发动机结构参数未做任何调整的情况下,通过发动机台架试验,研究了中、高比例甲醇汽油对电喷发动机动力性和燃油经济性的影响。试验结果表明:燃烧M30、M50、M85三种甲醇燃料与燃烧93#汽油相比,发动机的动力性和燃油经济性都下降,且随着甲醇掺烧比例的增加,动力性和经济性降低的越多。