铝颗粒与水反应产氢影响因素及抑制

铝颗粒可与水发生产氢反应,氢气可以带来火灾爆炸的风险.通过开发的铝水反应测试仪,系统研究了不同铝水质量比、不同温度对氢气产生量及最大产氢速率的影响,并提出了particle surface modification(PSM) 方法抑制铝水产氢反应的进行.通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱分析(EDS)对反应前后的铝颗粒进行表征,明确了相关反应机理.PSM方法成本低,并且可以有效地抑制产氢,可以为相关工程项目提供本质安全化的抑制产氢方法.     

温度对Al-Ga-Mg-Sn铝合金产氢性能的影响

铝基材料水解产氢具有广泛的应用前景.通过电炉熔炼制备了5种新型Al-Ga-Mg-Sn铝合金;利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析手段表征合金在铸态下的组织结构;采用制氢装置测试铝合金在50、70、90℃自来水中的产氢速率和产氢量.结果表明:Al-Ga-Mg-Sn铝合金组织由铝基体和Mg_2Sn组成,水解产物为AlO(OH)等;同一成分试样,产氢速率和产氢量均随温度的升高而增加;不同成分试样在同一温度下,产氢速率和产氢量与低熔点元素Ga、合金相中Al(s)和Mg_2Sn的体积分数有关.进一步分析发现:产氢动力学服从直线规律,即同一试样产氢速率与温度成正比,并基于实验结果进行了拟合与验证.     

氢爆碎工艺中的吸氢和放氢现象

研究了氢爆碎 (hydrogen decrepitation,HD)过程中不同合金及合金表面状态的吸氢速率和吸氢量 ,并采用 X射线衍射、扫描电镜等手段研究 HD粉加热去氢过程中放氢规律和粉体微观形貌的变化。结果表明氢爆碎的吸氢速度和吸氢量与钕铁硼合金铸锭表面的活性有关 ,表面新鲜、活性大的合金铸锭氢爆碎的时间短、效率高。合金中存在足够的富 Nd相 ,是室温氢爆碎过程得以进行的前提条件。将 HD粉加热处理时 ,随加热温度的升高 ,氢不断释放出来 ,到10 73K时磁粉中氢的质量分数已降低到 1.5× 10 - 5,氢气基本释放。生产中可以将 HD粉经 5 2 3～ 72 3K加热放氢 1h后再进行磁场成型 ,以减少氢气对 HD粉体成型取向度的影响     

温度对餐厨垃圾厌氧发酵产氢的影响

通过批式试验探讨了温度对餐厨垃圾厌氧发酵产氢的影响.结果表明:接种厌氧污泥在未经高温驯化(50℃)时直接进行高温厌氧发酵产氢,产氢效果不佳.中温(35℃)驯化1 d后进行产氢实验,与在室温(25℃)条件下所获氢气产率无明显差别.二者氢气的最大体积分数分别是36.8%和37.2%,比氢气产率分别是每克挥发性固体(VS)63.5 ml和每克VS 63.1 ml.但中温条件下体系的反应速率较室温更快,二者根据Gompertz方程得到的产氢速率分别为每克VS15.6 ml·h-1和4.8 ml·h-1,同时反应的停滞时间比室温条件下缩短了9.7 h.对餐厨垃圾产氢前后液相指标(pH,m(VS)/m(总固体,TS),ρ(溶解化学需氧量,SCOD),监测结果表明:酸化过程是反应的限速步骤而非水解过程.因此,建议餐厨垃圾厌氧发酵产氢过程应控制在中温(35℃)下进行比较合理.     

Li3N的合成及吸放氢性能研究

采用金属锂和氮气实验合成了Li3N,对Li3N在不同温度下的吸氢性能进行了研究.通过X射线衍射数据的Rietveld全谱拟合精修及储氢实验,从相转变和吸氢量方面进行分析.实验表明,随温度的升高,Li3N转化为Li2NH和LiNH2的程度增加,到400℃时反应基本完成,吸氢质量分数达到了9.50%.对400℃充分氢化后的产物进行放氢TG/DTA热分析,研究表明,以3K/min和8K/min升温至400℃并保温1h后,试样放氢量的吸热峰值分别出现在354.1℃和360.1℃处,放氢时失重质量分数分别达到6.54%和6.58%.     

单位质量反应热对铝热法制备钛铁合金的影响

考察了单位质量反应热对不同目标钛铁合金实验结果的影响.利用SEM扫描电镜、EDS能谱分析、氮/氧/氢分析仪及ICP对合金进行了系统分析.结果表明:体系单位质量反应热增加,物料燃烧速率增大,但随着合金中钛质量分数增加而降低.单位质量反应热增加,渣金分离效果变好,有利于Al₂O₃夹杂去除,合金中Al,O质量分数逐渐降低.单位质量反应热一定时,随着合金中钛质量分数增加,渣金分离效果变差,与Ti结合的Al质量分数增加,合金中Al,O质量分数增大.单位质量反应热增加对制备钛质量分数高的钛铁合金反应速率、渣金分离效果及合金收率影响更为显著.     

常温常压铝水反应制备氢能源新材料的研究

为降低碱性水溶液体系下铝水反应的制氢成本,减少设备腐蚀及解决氢气的贮存和运输等问题,利用原位自生技术成功制备出纳米陶瓷颗粒为第二相的铝复合材料粉末,研究其与水在常温常压下的反应制氢过程.显微组织结果表明,复合材料粉末中纳米陶瓷颗粒的直径约为10~50nm,且在铝基体上呈均匀分布.物相分析结果显示,铝水反应产物由Al(OH)3、TiB2和Al2O3组成,表明该复合材料粉末可与水持续、充分地发生反应,反应产率可达100%.分析认为,氢气的产生原因在于陶瓷颗粒与铝电极电位的较大差异,使陶瓷颗粒作为电化学腐蚀的阴极,从而产生了大量析氢反应所致.     

污泥餐厨垃圾不同混配比厌氧发酵产氢产甲烷

通过批式实验将剩余污泥和餐厨垃圾进行联合厌氧发酵,研究了不经任何预处理的污泥与餐厨垃圾不同质量比对系统产氢产甲烷的影响.结果表明,当餐厨垃圾占总质量比的10%时,可获得最佳的产氢产甲烷效率:氢气体积分数和累积产氢量在22 h时最大,氢气体积分数可达13.7%,累积产氢量可达41.88 mL,氢气产率为4.18 mL·g~(-1);在厌氧发酵观察期内(70.5 h),甲烷体积分数达到5.74%,最大累积产甲烷量为19.58 mL,甲烷产率为2.92 mL·g~(-1).VS(探发性固体)降解率与产氢产甲烷结果一致,当餐厨垃圾占总质量比的10%时,VS去除效果最为显著,经过70.5 h的厌氧发酵VS降解率为6.7%.     

采用铝热自蔓延法制备低氧高钛铁合金

以金红石、钛精矿和Al为原料采用铝热自蔓延法制备出低氧高钛铁合金。研究不同反应体系的相关热力学,考察配铝量对铝热自蔓延熔炼效果的影响,采用XRD,SEM以及化学分析等技术对高钛铁合金进行表征。研究结果表明:反应体系的绝热温度大于1 800 K,反应能自我维持进行;铝还原TiO2反应的单位质量热效应较低,铝还原铁氧化物反应的单位质量热效应较高;合金主要由TiFe2,Fe,TiO2和Al2O3等相组成,氧化物夹杂相的存在是合金中氧含量高以及合金微观缺陷存在的直接原因;合金中氧含量最低为2.62%;钛、铝、铁和硅质量分数分别为61.58～66.27%,4.05%～9.20%,16.15%～20.53%及2.78%～3.82%。     

光催化重整碳水化合物制氢

通过溶胶凝胶法制备了纳米晶TiO2光催化荆,并采用浸渍还原法制得相应负载贵金属的TiO2.利用XRD、UV-VIS-DRS和N2吸附等方法表征了催化荆的结构和织构,同时考察了反应气氛、Pt负载量、贵金属种类、葡萄糖投加量等对葡萄糖重整产氢的影响,比较了不同分子量碳水化合物在Pt/TiO2上光催化重整产氢的效率.结果表明,贵金属修饰对TiO2的晶相、比表面积的影响并不大,但能大大提高TiO2对糖类的产氢活性.当负载Pt的质量分数为1%时,样品对葡萄糖的光催化产氢活性最大;当负载等量贵金属且质量分数均为1%时,重整葡萄糖产氢的活性由高到低的顺序为:Pt/TiO2,Pd/TiO2,Au/TiO2,Rh/TiO2,Ag/TiO2,Ru/TiO2,其中Pt/TiO2与Pd/TiO2、Ag/TiO2与Ru/TiO2的活性相近.另外发现,O2对葡萄糖光催化重整产氢有抑制作用,而N2气氛对重整产氢有促进作用.多糖重整反应研究表明,Pt/TiO2对某些糖类有良好的光催化重整产氢活性,但产氢速率却随着多糖聚合度的增加逐渐降低.葡萄糖投加量实验表明,葡萄糖初始浓度对产氢反应速率的影响符合Langmuir-Hinshelwood关系式.     

非晶态合金Ni-Fe-B的制备及其催化活性

采用液相还原法合成了一系列非晶态合金Ni-Fe-B,考察了铁物质的量比、反应温度和表面活性剂对非晶态合金Ni-Fe-B的物相、形貌以及催化活性的影响。借助X射线粉末衍射、透射电镜对产物进行了表征分析。以NaBH4的催化水解制氢作为探针反应,对所得非晶态合金Ni-Fe-B的催化活性进行了评价。研究结果表明:所得产物Ni-Fe-B具有相对稳定的非晶态物相结构,铁物质的量比的升高,促使产物向晶态化转变。当铁物质的量比为0.5,反应温度为333 K时,所得Ni-Fe-B的催化活性最高,产氢速率可达1.70 mL/min。非离子型表面活性剂辅助所得非晶态产物的粒径小、分散度最高,催化活性进一步增强,产氢速率可提高到1.98mL/min。     

信息动态

采用液相还原法合成了一系列非晶态合金Ni-Fe-B,考察了铁物质的量比、反应温度和表面活性剂对非晶态合金Ni-Fe-B的物相、形貌以及催化活性的影响.借助X射线粉末衍射、透射电镜对产物进行了表征分析.以NaBH4的催化水解制氢作为探针反应,对所得非晶态合金Ni-Fe-B的催化活性进行了评价.研究结果表明:所得产物Ni-Fe-B具有相对稳定的非晶态物相结构,铁物质的量比的升高,促使产物向晶态化转变.当铁物质的量比为0.5,反应温度为333 K时,所得Ni-Fe-B的催化活性最高,产氢速率可达1.70 mL/min.非离子型表面活性剂辅助所得非晶态产物的粒径小、分散度最高,催化活性进一步增强,产氢速率可提高到1.98mL/min.     

化学液相沉积法改性ZSM-5沸石上的甲苯择形歧化反应:Ⅱ水蒸气处理与反应条件的影响

采用水蒸气对化学液相沉积硅改性HZSM-5催化剂进行了处理,考察了250～500 ℃时水热处理温度对催化剂在甲苯择形歧化反应中的催化活性和对二甲苯选择性的影响.实验结果表明,300～350 ℃时的水热处理效果较好,甲苯转化率和对二甲苯选择性分别达到23.5%和96.5%.在高对位选择性的催化剂上,详细考察了反应温度、反应压力、氢气与甲苯进料比和甲苯进料速率对甲苯转化率、对二甲苯选择性和收率的影响.实验结果表明,高压、较低温度、低液相空速有利于提高对二甲苯的收率,在反应温度420 ℃、压力2.5 MPa、甲苯的质量空速为1.5 h-1、氢烃摩尔比为2～3的条件下,甲苯转化率为25.8%,选择性为94.1%,对二甲苯收率为10.5%.     

Ni-Mo/TiO2催化剂上二苯并噻吩与4,6-二甲基二苯并噻吩的加氢脱硫反应规律

采用高压滴流床反应器,以二苯并噻吩(DBT)与4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)的正辛烷溶液作为模型溶液,在不同的反应温度、氢压、氢油体积比、液时空速(LHSV)、模型化合物初始质量分数的条件下,考察了DBT和4,6-DMDBT在Ni-Mo/TiO2催化剂上的加氢脱硫反应(HDS)规律。结果表明:提高反应温度以及增大氢油体积比均有利于DBT和4,6-DMDBT加氢脱硫反应的进行;氢分压对DBT和4,6-DMDBT转化率的提升也有很大影响,对4,6-DMDBT转化率的提升效果较大,但当氢分压较大时,增大氢分压对两者转化率的影响均较小。在反应温度350℃、氢压7 MPa、液时空速6 h-1、氢油体积比450、DBT和4,6-DMDBT初始质量分数分别为2.0%和0.2%的条件下,DBT的转化率可达98.80%,4,6-DMDBT的转化率可达98.12%。     

生物质与煤共气化制取氢气的试验

采用单一流化床二步气化方法,在流化床中用纯水蒸汽做气化剂进行生物质与煤共气化制取氢气的工艺试验.研究了反应温度、生物质与煤的质量比值、水蒸气和生物质的质量比值m(S)/m(B)等参数对产氢量的影响,同时考察不同工作条件下的焦油质量浓度.通过对气体成分和产率的试验分析计算出氢气的实际产量和最大产量.试验结果表明,反应温度和水蒸气量是提高氢气实际产量以及潜在产量的重要参数.当反应温度区间在950～1 000 ℃,m(S)/m(B)为0.9,生物质与煤的质量比值为4/1时,每千克无灰干基生物质和煤的实际产氢量为68.25 g,潜在产氢量最大值可达138.01 g.     

机械球磨固相化学反应制备AlH_3

以LiAlH4和AlCl3为原料,采用机械球磨固相化学反应方法合成铝氢化合物,通过XRD、TG-DSC和MS等方法对反应产物进行分析和表征,研究不同球磨时间对球磨反应体系合成产物的转变规律和对产物热力学性能的影响.结果表明,随着球磨时间的增加,合成反应按3LiAlH4 AlCl3→4AlH3 3LiCl方向进行并形成了非晶态铝氢化合物(AlH3),球磨20 h时反应基本完全.球磨产物的放氢失重温度主要集中在100～200 ℃,对应的DSC曲线在135 ℃和165 ℃出现2个放热峰,随球磨时间的增加,失重量减少,最大失重质量分数达到3.5%～6.1%.球磨过程中形成的反应产物LiCl*H2O及少量AlH3发生分解是影响球磨反应产物最大失重量的主要因素.     

置氢Ti-6Al-4V合金组织演变与超塑性能

应用高温拉伸实验研究了氢对Ti-6Al-4V合金超塑变形行为的影响,借助于OM、SEM、TEM和XRD等分析手段,分析了氢对钛合金组织演变的影响. 结果表明:氢可促进合金中β相数量的增加,氢质量分数达到0.2%时合金出现马氏体组织,并随着氢含量的增加而逐渐粗化;适量的氢可以改善钛合金超塑变形行为,如降低流动应力和超塑变形温度、提高应变速率敏感指数m值;Ti-6Al-4V合金加入质量分数0.1%的氢,其峰值流动应力降低53%,变形温度降低约60℃,且由于氢的加入,使得超塑变形后的位错密度减少,说明氢促进了位错的运动.     

高含量煤在超临界水中气化制氢的实验研究

针对当前煤在超临界水气化制氢研究中存在的物料质量分数低于5%、实验装置以高压釜居多且不能连续稳定产氢等问题,以高含量煤的气化制氢为研究目的,在反应器壁温650～800℃、反应压力23～27 MPa、物料流量3～7 kg/h的条件下,利用连续管流式反应系统对高含量煤进行了超临界水气化制氢实验研究,考察了温度、压力、物料流量、催化剂及氧化剂和物料含量对气化效果的影响规律,成功地将质量分数为16%的煤输送进反应器并稳定产气,煤的气化率和氢气产率分别为0.317和0.022.     

厌氧活性污泥发酵制氢系统中的同型产乙酸菌及耗氢作用

 在对连续流搅拌槽式反应器(CSTR)发酵产氢系统中的活性污泥进行分子生物学分析,判断系统中有同型产乙酸菌存在的基础上,通过活性污泥的间歇培养试验,探讨了同型产乙酸作用对活性污泥发酵系统产氢效能的影响.结果表明,CSTR发酵产氢系统的活性污泥中,一种隶属真杆菌属(Eubacterium)的同型产乙酸菌在活性污泥微生物群落中达到了优势程度;以葡萄糖为底物时,同型产乙酸菌的耗氢代谢,可使厌氧活性污泥对葡萄糖的氢气转化率及产氢率分别降低31%和34%,耗氢速率可达0.33mmol/(g·d).     

阳极氧化温度对TiO_2纳米管双室光电特性与产氢性能的影响

使用阳极氧化法,在含氟乙二醇电解液体系中制备出高度有序的TiO2纳米管阵列,并将其运用于双室光电解池中,在无任何外加电压条件下制备氢气.通过光催化制氢及光电化学性能测试,系统性地研究了不同氧化温度对TiO2纳米管产氢速率,光电流密度与光电转化率的影响.实验结果表明,TiO2纳米管的光电催化性能受氧化温度影响,并随氧化温度的降低而升高.40℃下制备的TiO2纳米管产氢速率为0.8 m L/（cm^2·h）,当温度降低至15℃时,TiO2样品产氢速率升高至2.3 m L/（cm^2·h）,单位面积产氢量增加1.87倍.