密闭容器中痕量氢气的分析测试研究

讨论了对密闭容器中痕量氢气样品利用钯合金吸氢的特性进行浓缩的方法,对钯合金的吸氢容量做了理论分析,采用样品气透过钯管的方式进行了实验研究。结果表明:利用钯合金吸氢特性设计的透氢装置,以高纯N:为携带气,在温度390～450℃、适当的样品气流速条件下,H2渗透率达70％-80％且恒定,可用于氢的痕量分析;经稳定性、可靠性实验证明该分析方法具有精度高、简便迅速等特点,对痕量氢气的检测极限可提高10-100倍。     

钯镍合金纳米粒子包覆碳纤维氢敏感材料的制备及性能

采用-0.5 V的沉积电位在碳纤维基底上沉积出尺寸可控的含镍8.5％ Pd-Ni合金纳米粒子,可用于传感氢气.钯镍舍金纳米粒子的尺寸对传感器的性能有影响,180 nm的钯镍合金纳米粒子的氢敏感性能好,在0～6％的氢环境中,其响应电流随浓度的增大而增加,在氢气体积分数为6％的氢气中,灵敏度可达38.35％.     

电场增强镍薄膜的氢气吸附性能研究

用自制的气体吸附测试装置进行了在电场作用下镍薄膜吸附氮气和氢气的实验.氮气吸附实验结果表明,充电吸附和放电解吸过程中的电信号可准确表征气体的吸附情况.氢气吸附实验结果表明,电场可以有效提高镍电极对氢气分子的吸附作用,电场强度越大,氢气吸附量越大.在电场强度不变时,提高氢气压力会对氢气吸附量带来较弱的提高.在电场作用下,氢气分子会被极化,从而使氢气分子更容易被吸附,并且有助于形成氢团簇.     

稀土基催化裂化钝镍剂的抗镍性能及其机理

利用催化裂化平衡催化剂ＣＨＺ ２ 考察了稀土元素ＲＥ的钝镍性能。实验结果表明,适量的ＲＥ钝镍剂能明显降低催化裂化反应的比氢气量和比积炭值,提高汽油收率,具有较明显的钝镍效果。程序升温还原实验和ＸＲＤ物相检测发现,在ＦＣＣ 再生温度（ 约７００ ℃） 下,ＲＥ和沉积在催化剂表面上的高价镍反应生成ＲＥＮｉＯ３ 晶相。ＲＥＮｉＯ３ 中的镍在ＦＣＣ 反应温度（ 约５００ ℃）下不易被氢气还原,这就有效地封闭了镍,抑制了镍的脱氢生焦活性。ＮＨ３ － 程序升温还原测定表明,当ＲＥ与镍的原子比大于０ ．４ 时,催化剂表面上的中强酸和强酸总量降低,导致烃类裂化活性下降,当ＲＥ与镍的原子比为０ ．３～０ ．４ 时,钝镍效果最佳     

载钯量对轻质烷烃异构化催化剂(Pd/HM)性能的影响

采用MR-GC80型压力微反装置,在空速2h~(-1)、氢油分子比8:1、氢压2MPa、反应温度260℃和280℃反应条件下,考察了钯/氢型丝光沸石(Pd/HM)催化剂的含钯量对正己烷异构化反应活性,选择性,稳定性的影响,并结合脉冲激反装置对反应机理进行了探讨。结果表明:钯含量在0.025—0.25%范围内,活性和选择性均随含钯量的增加而提高;超过0.85%,则呈下降趋势;HM载钯后稳定性有明显的改善。催速失活试验表明:0.25%Pd/HM和0.5% Pd/HM催化剂具有相同的稳定性。在Pd/HM上正己烷异构化反应的机理为酸性和双功能结合的复合机理。     

低压条件下金属钯充氢过程研究

介绍了金属钯充氢机理和低压条件下进行的金属钯充氢实验研究。发现在800Pa条件下,95℃时本氢-钯系统充氢率可达0.6。     

金属氢化物热泵反应器吸氢过程的温度变化特性

为了研究金属氢化物反应器的温度变化趋势与规律,搭建了反应器性能测试装置,通过实验获得了吸氢反应过程中氢化物床层和换热流体的温度变化数据。实验结果表明:床层最高温度和换热流体出口温度都随着供氢压力的增大而升高。当供氢压力从0.6MPa提高到1.0MPa时,床层最高温度从56.6℃提高到71.8℃。考虑到经济性与安全性等问题,对于镧基金属氢化物反应器其供氢压力最好限定在1.6MPa以下。换热流体流量越大则床层温度下降得越快,但其强化效果有限。流体出口温度升高幅度则随着流量增大而显著降低,但床层最高温度几乎无变化。氢气注入流量越大,反应器内氢气压力升高得越快,相应地氢化反应越快。通过改变氢气流量可以控制放热反应过程,从而更好地适应用热需求。     

Ni-Pd纳米粒子/石墨烯制备及电催化性

为了提高Pd催化剂粒子的利用率,通过两步法制备出Ni Pd-RGO复合材料,双金属镍(Ni)钯(Pd)纳米粒子在还原氧化石墨烯(RGO)纳米片上均匀分布。在油浴180℃的条件下,使用还原剂乙二醇,首先形成的Ni纳米粒子被用作随后Pd生长的晶种。双金属纳米粒子的平均尺寸为5.5nm,Pd添加到Ni纳米粒子的一边形成镍钯双金属界面。在相同的负载量下和商业钯黑作比较,该复合材料具有较高的电催化活性、较好的电化学稳定性和较高的抵抗一氧化碳中毒的能力。     

掺氢天然气管路结构对超声波流量计适应性计算流体力学仿真研究

氢气是实现降低温室气体排放的潜在能源载体。氢气输送是阻碍氢能大规模应用的薄弱环节。而掺氢天然气管路是实现氢气大规模、长距离、低成本输送的高效途径。但氢气掺入天然气会导致流速,压力等参数发生变化,影响超声波流量计的性能。因此,研究氢气和天然气的掺混过程及超声波流量计的适应性是很有必要的。本文构建T型管、单螺旋管、单螺旋+前收缩管掺混管路的三维模型,使用CFD方法分析管路结构和掺氢比对流场氢气浓度和混合气体速度分布规律的影响。通过比较,5%掺氢体积比时C型掺混管路为最佳模型,掺混均匀时的氢气摩尔分数约为4.92%;并分析超声波流量计的适应性,进而推荐具体安装位置。此研究内容为超声波流量计在掺氢天然气精确计量方面提供了参考。     

掺氢对天然气燃烧室燃烧及排放特性影响

天然气混合氢气燃烧可有效降低含碳物质的排放。但掺混氢气会改变燃料性质,进而影响燃烧进程,故有必要对掺氢燃烧进行深入研究。本文主要研究了以混氢天然气为燃料的燃气轮机的燃烧特性和排放特性,采用数值模拟的方法研究不同的掺氢比（H2体积含量0~100%一共6种工况）对GE-10实验型燃气轮机燃烧室燃烧过程的影响。研究结果表明,随着掺氢比的增加,火焰温度上升,燃烧反应区前移。在低掺混比下火焰筒出口处的温度分布随掺氢比增大趋向均匀,当掺氢比超过0.6时,出口处温度分布均匀性大幅下降。此外,混合燃料中氢气成分的增加会导致局部释热量提高,进而导致NOx排放增加,当掺氢比超过0.8时NOx排放量增加的幅度变大。同时,随着掺氢比的提高CO和CO2的排放量显著减少,H2O的生成量显著增加。研究结果将为后续混氢燃烧技术在工业燃气轮机上的应用提供理论指导。     

钯催化三氧化钨薄膜对氢气的感应特性

以对氢气易于反应的钯为催化材料、钯的沉积厚度和热处理条件为变量,研究三氧化钨薄膜的物理化学性能及气体反应特性。结果表明,三氧化钨在500 ℃以上时呈现四方晶体的多晶态,钯沉积对三氧化钨的晶体结构没有影响,但是随着钯的添加抑制了三氧化钨的晶粒生长。500 ℃以上热处理时钯在薄膜表面呈现小球状,600 ℃以上热处理时钯粒子在薄膜表面凝结或扩散到材料内部。沉积钯 2 nm的薄膜在工作温度250 ℃时反应灵敏度和恢复特性对氢气的检测特性最好。     

石墨电极上电沉积钯镍合金的循环伏安研究

用循环伏安法对NiSO4 与PdCl2 混合溶液合成钯镍合金纳米线的电化学沉积条件进行了研究 .结果表明 ,钯镍离子混合液中钯的析出对镍、氢的电极过程有很强的去极化作用 ,使镍的析出电势正移 ,减小了钯、镍析出电势的差距 .钯离子浓度为 2mmol·L- 1,镍离子浓度为 0 .32mol·L- 1时 ,有利于形成钯镍合金 .高超电势和大电流密度下可以实现钯、镍共沉积 .但高浓度和高超电势下 ,电沉积的电流密度大 ,使金属的沉积速度过快 ,不利于形成钯镍合金纳米线 .钯镍析出电势相差较大 ,在低超电势条件下 ,难于实现共沉积 ,需通过加入添加剂或络合剂等其它方法来改变钯、镍的析出电势 ,使二者析出电势更进一步接近以达到共沉积的目的 .     

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.     

环戊二烯二聚体加氢研究

研究环戊二烯二聚体在雷尼镍催化剂存在下加氢合成桥式四氢双环戊二烯的反应条件,本文对温度、压力、时间及催化剂重复使用情况进行了实验考查,实验结果表明,在雷尼镍催化剂存在下,溶剂与环戊二烯二聚体的质量比2∶1、反应温度110~120℃、氢气压力3.5~4.0 MPa下反应4 h,加氢反应转化率为100%,桥式四氢双环戊二烯的收率在96%以上,纯度98.3%。随反应次数增加,催化剂活性降低,反应3次以后需要补充新鲜催化剂。     

钯催化用于氢气除氧的实验研究

以活性氧化铝为载体,采用超声波浸渍法制备一系列不同钯含量的催化剂,将此催化剂用于除去氢气中的微量氧气的实验。实验测定含有一定氧气的氢气在钯催化作用下,催化剂钯含量和氢气空速对出口氧气浓度的影响,采用红外线热成像方法对催化床层反应区域进行了检测。实验显示,随空速增大,氧气转化率降低。出口氧含量曲线在空速为9s-1和15s-1两处拐点,且钯含量越高,拐点越明显。这些现象表明,在氢氧催化反应中,内扩散为反应的主要控制步骤,在钯含量高于0.2％,提高钯含量对催化反应影响不明显。采用较低的钯含量、较小颗粒、较大催化剂装填量有利于提高除氧反应效率。     

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.     

气相色谱法研究配位化合物的热稳定性 Ⅲ.羧酸镍盐的热分解

本文以气相色谱为主要手段测定了十种羧酸镍盐在氦气和氢气中的热稳定性,对一些重叠的脱水峰,用高斯曲线进行分峰,结果能同晶体结构相对应,脱羧反应可分为两类:羟乙酸镍以Ni[-COO]_2→NiO+CO+CO_2为主,其他镍盐以Ni[-COO]_2→Ni+2CO_2为主,螯合效应增加镍盐的热稳定性,镍盐在氢气中热分解时,由于加氢催化,峰值温度比在氦气中提前,分解温度范围变小。以早先提出的热分解动力学方程计算了分解活化能,结果比常见的动力学方程更符合实验。     

热处理对餐厨垃圾厌氧发酵产氢的影响

餐厨垃圾中有机物含量高,以沼渣为产氢菌种来源,利用餐厨垃圾为原料研究厌氧发酵制备氢气,研究通过热处理沼渣对餐厨垃圾厌氧发酵产氢的影响。结果表明,餐厨垃圾是理想的厌氧发酵产氢底物,热处理能够有效的抑制耗氢微生物的活性,提高产氢气浓度。未加热处理发酵产气量大,氢气最大浓度为29%;100℃加热处理15 min发酵产氢气最大浓度为38%,产气量大;100℃加热处理30 min发酵产氢气最大浓度为35%,产气量下降。以餐厨垃圾为发酵底物微生物产氢发酵的最佳p H值为5.0~6.0。     

MILD燃烧条件下掺氢比对甲烷-氢气湍流扩散火焰的影响

采用二维轴对称的仿真方法对JHC实验中的第二级MILD燃烧进行数值模拟,研究了燃料体积流量不变时,掺氢比对甲烷-氢气湍流扩散火焰的影响规律.结果表明:随着掺氢比增加,燃料与氧化剂的混合程度逐渐提高,混合气体的总流速及其径向分量不断减小,火焰锋面逐渐向氧化剂侧倾斜,OH自由基的最大质量分数呈现出先上升后下降的趋势;在燃烧温度方面,虽然MILD燃烧主要放热反应区域内的燃烧温度随掺氢比的增加不断增大,但当掺氢比大于20%时,掺氢比的进一步提高对最高燃烧温度影响很小.     

钴镍渣中锌的溶出动力学研究

基于硫酸选择性溶出钴镍渣中金属锌的“腐蚀微电池”作用本质,推导了其溶出反应的动力学方程．建立了钴镍渣中金属锌溶出反应的实验装置,获取了反应温度为15℃时溶出的氢气体积随时间变化的数据．以所建立的动力学方程结合实验数据进行计算,结果表明,硫酸选择性溶出钴镍渣中金属锌并生成氢气的反应,在室温15℃条件下具有一级反应的动力学特征,其表观反应速率常数k＊=0．5617min^-1.