导读:本文包含了甲醇水蒸汽重整反应论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:微反应器,甲醇水蒸汽重整制氢,分形,树状微通道
甲醇水蒸汽重整反应论文文献综述
姚峰[1]（2016）在《分形树状通道反应器内甲醇水蒸汽重整反应输运特性的研究》一文中研究指出甲醇水蒸汽重整制氢(metahnol steam reforming,MSR)具有反应温度低、产物氢气含量高而CO含量低等优点,是小型移动电子装置中的质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)的理想氢源。开发新型高效的甲醇水蒸汽重整微反应器已成为微小型移动电源需要解决的关键技术问题。与传统通道结构(如平行通道、蛇形通道等)相比,树状结构通道具有不断重复的分叉结构,由于尺度效应和分叉效应,有效强化反应器内的热质输运过程,使得反应性能得到显着提升。因此开展树状通道微反应器内的反应输运过程研究,深入揭示甲醇水蒸汽重整制氢的热质输运特性与反应动力学行为,具有重要的学术价值和应用前景。现有甲醇水蒸汽重整器的研究主要集中于微反应器重整反应催化剂的选择及影响机制、反应器内热质输运过程强化两方面。研究表明,通道结构设计对重整制氢反应器的工作性能有着重要影响,合适的反应器通道结构设计可以强化热质输运过程,进而提高重整反应效率。而目前关于反应器通道结构设计的研究则主要集中在平行通道、蛇形通道或直通道等的结构尺寸对重整制氢反应的影响。受分形树状结构在电子产品散热领域成功应用的启迪,本论文将分形树状微通道结构应用于微反应器的通道结构优化设计。另外,已开展的关于树状通道反应器内甲醇水蒸汽重整反应的数值模拟所采用的动力学模型是基于经验修正因子得到的,不考虑反应机理,无法根据工况参数(如压力、温度等)来确定反应速率,目前尚不清楚工况参数对重整反应的影响机理。为此,本文建立了分形树状通道结构微反应器内反应输运过程的叁维理论模型,研究了反应器内甲醇水蒸汽重整制氢过程的输运特性。随后,基于Langmuir-Hinshelwood(LH)动力学模型,考虑甲醇水蒸汽重整制氢的详细反应机理,改进了甲醇水蒸汽重整制氢叁维理论模型中包含的反应速率模型,研究了微反应器内甲醇水蒸汽重整制氢反应的动力学行为。另外,本文还设计搭建了树状通道微反应器内甲醇水蒸汽重整制氢实验台,对反应器内甲醇水蒸汽重整过程进行了实验研究。最后,本论文还从分子尺度开展了催化剂Cu(111)、Pd(111)和PdZn(111)表面甲醇分子的吸附以及第一步脱氢反应的机理研究。概括起来,论文的主要工作和获得的主要结论如下:(1)开展了对圆盘形树状通道微反应器内甲醇水蒸汽重整制氢过程的理论建模和数值模拟,分析了分叉级数、水醇比以及入口速度对反应性能的影响。研究结果表明,与具有相同流道体积的平行通道微反应器相比,相同入口流速条件下树状通道微反应器的甲醇转化率比平行通道微反应器提高约10%;树状通道反应器出口处的产氢率与CO浓度均高于平行通道反应器;在树状通道微反应器中,随着分叉级数的增加,树状通道的面积体积比增大,延长了反应物与催化剂的接触时间,有利于提高微反应器性能。(2)基于Langmuir-Hinshelwood(LH)动力学模型,开展了通道微反应器内甲醇水蒸汽重整制氢反应的动力学行为的理论研究,分析了不同工况参数对反应器反应性能的影响规律。研究结果表明,由于反应混合物的分叉流动导致速度边界层与组分边界层的重新形成,使得位于上层通道中央的甲醇在下一层次通道中流向了壁面并且与催化剂层保持接触,进而提高了树状通道内的甲醇水蒸汽重整制氢性能;分形树状通道的品质因数高于蛇形通道,因此树状通道结构是设计甲醇水蒸汽重整反应器通道的优选方案;提升温度加快了重整反应与逆水汽变换反应的反应速率;提高压力能够增加反应物分子之间发生有效碰撞的概率,提高了重整反应的反应速率;增加催化剂涂层的厚度能够为甲醇水蒸汽重整制氢反应提供更多的活性位点,有利于提高反应速率,增加甲醇转化率;分叉角度对树状通道内甲醇水蒸汽重整反应性能的影响有限。(3)研制了分形树状甲醇水蒸汽重整制氢反应器,设计搭建了分形树状通道反应器内甲醇水蒸汽重整制氢实验台,对反应器内甲醇水蒸汽重整反应进行了实验研究,获得了不同工况参数对反应器反应性能的影响规律。研究结果表明:升高反应温度能够提高甲醇转化率,但反应产物干气中H2含量有所减少而CO含量增加;提高水醇比能够提高甲醇水蒸汽重整反应的甲醇转化率、产氢率和产物干气中H2含量,降低CO含量;增加进液量减少了反应物在反应器中的停留时间,导致了甲醇转化率和产氢率降低,但当流速较低时(1～3 mL/h),甲醇水蒸汽重整制氢性能的受流速影响作用不明显,但在高流速情况下(>3mL/h),甲醇水蒸汽反应性能受流速影响明显。随着流速增加,产物干气中CO含量先有略微上升而后开始下降。在反应温度270℃、流速2mL/h情况下,最佳水醇比范围在1～1.2之间;与蛇形通道反应器和平行通道反应器相比,树状通道反应器的甲醇转化率最高,因而树状通道结构是重整制氢反应器的优选方案。(4)运用密度泛函理论方法,开展了催化剂Cu(111)、Pd(111)和PdZn(111)表面甲醇分子的吸附以及第一步脱氢反应机理研究,探讨了导致不同断键位置的原因。研究结果表明:在Cu(111)和PdZn(111)表面,由于较低的活化能垒及反应能,甲醇分子优先脱除羟基氢,形成甲氧基。在Pd(111)表面,较低的反应能使得甲醇分子更易脱除甲基氢;表面能的大小可以用来衡量其吸附甲醇等小分子的难易,与Cu(111),Pd(111)相比,PdZn(111)具有与较大的表面能;Cu(111)和PdZn(111)的d电子态密度峰在费米能级以下,对于Pd(111)其d电子态密度峰跨过费米能级,而Cu(111)和PdZn(111)相似的态密度分布导致了甲醇分子在其表面相似的甲醇脱氢行为。本文研究较为系统地揭示了树状通道微反应器内甲醇水蒸汽重整制氢的输运特性和动力学行为,相关研究成果将为微型反应器的设计优化及工程应用提供理论指导和技术支撑。(本文来源于《东南大学》期刊2016-12-05）
王淑婷[2]（2015）在《Ce_(0.9)Cu_(0.1)O_Y催化剂的制备、表征及其甲醇水蒸汽重整制氢反应的研究》一文中研究指出氢能是理想的清洁能源之一。近年来开发出多种新的制氢方式,而甲醇水蒸汽转化制氢已经成为制取氢气的重要途径。许多铜基催化剂对甲醇水蒸汽重整制氢反应有良好的催化性能,随着对稀土元素研究的深入,对铜基催化剂中掺杂稀土氧化物有了进一步研究。本文主要运用共沉淀法、沉积-沉淀法和溶胶-凝胶叁种方法制备Ce0.9Cu0.1OY催化剂,并且利用BET、UV-Vis-DRS、Raman、XRD、XPS和TEM等各种表征手段对于所制备的催化剂进行结构表征。本论文对甲醇制氢反应机理进行了研究。发现甲醇分解和氧化的行为取决于Ce0.9Cu0.1OY固溶体的氧化程度,CO反应时间随着催化剂的氧化度增加而变长。所以,催化剂的氧化程度对甲醇的反应路线有很强的影响。通过催化剂对甲醇水蒸汽重整制氢反应的性能研究,比较各催化剂的活性差异及导致差异的主要原因,并且得到此类催化剂的优化条件。(本文来源于《西南科技大学》期刊2015-11-01）
王莎莎,李微雪[3]（2014）在《金属铜催化甲醇蒸汽重整反应的理论研究》一文中研究指出甲醇蒸汽重整(MSR)反应由于能够在线提供质子交换膜燃料电池阴极高纯氢气而备受关注。Cu/Zn O催化剂是经典的MSR反应催化剂,其中金属铜被认为是活性组分1,人们对铜单晶及纳米粒子的催化性能进行了大量研究2,3,发现铜纳米粒子具有更好的催化性能,但由于纳米粒子制备及反应条件的复杂性,对于金属铜催化MSR反应的本征性质至今并没有一个清晰的图像。本报告从MSR反应最可能反应路径出发4,5,6,基于opt PBE-vd W修正的DFT理论研究了低覆盖度下MSR反应在密堆积面Cu(111)和典型台阶面Cu(221)上,经甲醛中间体与表面羟基耦合后脱氢至二氧化碳的过程,用以理解纳米粒子中台阶的出现对MSR反应的作用。结果表明,与(111)面相比,台阶面(221)对反应分子的吸附增强~0.24e V,对中间体的吸附增强0.17~0.46e V;同时台阶表面明显促进了CH3OH和H2O的解离、CH2O的生成以及HO-CH2O耦合反应,基元反应能垒较(111)降低~0.3e V。可见,金属铜的台阶面对于耦合路径的MSR反应具有不可忽视的促进作用,分散良好的金属铜纳米粒子能够暴露更多的台阶位而促进MSR反应,这也从理论角度证明了铜纳米粒子的催化性能优于单晶铜。(本文来源于《中国化学会第十二届全国量子化学会议论文摘要集》期刊2014-06-12）
童伟益[4]（2013）在《用于非合成气产物低温甲醇水蒸汽重整制氢反应的铜锌镓催化剂研究》一文中研究指出在后工业文明到生态文明的转型期,氢是响应全球可持续发展战略的理想能源载体,其具有高效、清洁和可再生等优点,可同时满足能源供应与环境友好两方面的需求。但在常规条件下氢存在不易存储和不宜运输等问题,氢能作为二次能源,节能低成本的高效转化途径和快速大规模地持续原位产氢,是氢能经济能够替代当今化石主导能源体系的关键。燃料电池是公认最好的氢能利用方式,但其稳定工作对氢源有严格要求,其中CO极易引起阳极铂中毒,敏感浓度可低达10ppm,满足燃料电池应用的“便捷和纯净”氢气原位生产技术是需要直接面对的科学难题。甲醇水蒸汽重整过程是当前最为有效的工业产氢方式,但在高转化率前提下通常产物中含有0.5-2%摩尔组成的CO,后续要求选择性氧化、水气变换、甲烷化、膜分离等副产物的去除工艺,且就易生成、难分离或去除的反应副产物CO,并没有在ppm检测水平上展开实质性的考察。就此针对以上,在大量文献调研基础上,本论文通过选择合适的催化剂体系,研究非合成气产物低温甲醇水蒸汽重整制氢反应过程,得到如下有意义的研究结果：1.通过催化剂的设计和筛选,发现用共沉淀法合成得到的ZnGaOx负载铜催化剂,在低温(<200℃)甲醇水蒸汽重整反应中表现出最好的活性和相对选择性,较低的反应温度条件和较短的接触反应时间能有效抑制重整反应过程中CO副产物的形成,并在150℃反应温度下,得到了无CO存在(浓度检测极限为1ppm)的富氢产物,接触时间180s.kg-cat.mol-1时产氢效率达到393.6ml·g-1cat·h-1,优于庄信-万丰HiFUEL120催化剂。2.铜与氧化锌之间的金属载体强相互作用,促使载体氧空穴的产生及电子的迁移,Zn2+和间质Zn+的氧化还原平衡,最大限度铜的分散度和铜物种具有优异的低温可还原性能,推动甲醇水蒸汽重整反应在铜锌催化剂上有效地进行,但只在引入镓的催化剂上得到了非合成气产物。低温焙烧CuZnGaOx催化剂中存在非化学计量的四方相、立方相尖晶石微观组成结构,存在高分散组成分布的间质Cu+易于在低温下还原；对比还发现,镓的引入导致自由载流子浓度的调变,降低了载体中晶格氧的迁移能力,提升了催化剂的稳定性,在减少游离氧空穴的同时提高了氧空穴在金属/载体界面的分布,镓有效促进了吸附氧/羟基在催化剂活性表面的溢流；通过均匀纳米铜晶粒及5A纳米铜簇的形成,使催化剂具有高的活性铜物种分散度和比表面积,这些都与CuZnGaOx在低温甲醇水蒸汽重整制氢反应中的催化性能密切相关。3.叁元CuZnGaOx催化剂存在最优性能的原子组成,涉及铜载量、载体组成甚至协同效应。通过(比表面积、活性、选择性)的等值平面Contour模拟显示：在195℃下,活性分布基本随催化剂比表面积的变化而增大减小,高镓比例有利于抑制CO的形成即提高选择性,但造成活性显着下降；在150℃下,活性分布向高锌偏移,同时含镓铜基催化剂上均无CO形成。活性铜物种的分散分布与元素组成密切相关,镓能导致催化剂比表面积减少和铜晶粒长大,导致反应活性降低,但在含锌体系中,镓的适量引入可以提高活性铜物种的分散度,在非合成气产物基础上存在最优区域,43：47：10摩尔组成的CuZnGaOx催化剂具有无CO生成的最高对比活性。此外,催化剂的制备条件如共沉淀pH值、还原活化温度、助剂的添加等,一定程度上都对催化剂的反应性能有显着影响。4.将甲醇水蒸汽重整反应的热力学数据,与在CuZnGaOx催化剂上的实际反应数据进行对比研究,后者可在CO浓度低于热力学平衡的情况下稳定进行。与此同时,通过DRIFTS原位稳态表征,研究反应过程中间物种的存在、衍变,结合相关的文献结果与理论学说,推导低温甲醇水蒸汽重整过程的反应机理,丰富了不同选择性催化剂上CO副产物形成的机理认识,金属/载体界面活性吸附氧的瞬态缺失,极易使不能及时进一步氧化转化的吸附中间态甲醛基分解形成CO副产物。镓的存在提升了催化剂表面氧(羟基)溢流性能,能有效转化中间态甲醛基形成双齿吸附的甲酸盐物种,后者被普遍认为是产物CO2的选择性前驱体。5.采用额外的氧气进料研究了甲醇自热重整反应过程,反应产物中氢气的含量明显降低。用固定床微反应器-气相色谱联用装置考察了在CuZnGaOx催化剂和工业催化剂上二氧化碳加氢的甲醇合成反应,从逆反应的角度探讨催化剂在甲醇水蒸汽重整反应过程的催化作用。(本文来源于《华东理工大学》期刊2013-03-03）
曾建邦,李隆键,崔文智[5]（2007）在《微通道中甲醇蒸汽重整反应过程的LBM模拟》一文中研究指出采用格子-Boltzmann方法对平行平板间甲醇水蒸气重整反应过程进行模拟,其中包括反应、对流、扩散。模拟中假设化学反应对流场没有影响,流场、温度场和组分场可分别利用演化方程进行求解,利用多尺度技术可分别将演化方程回归到对应的宏观方程。在低Ma的条件下格子-Boltzmann方法模拟的结果与传统Navier-Stokes方程数值计算结果进行对比,吻合得较好,证明了格子-Boltzmann方法的可靠性。(本文来源于《顺德职业技术学院学报》期刊2007年04期）
王锋,崔文智,李隆键,辛明道,陈清华[6]（2007）在《反应机理分布对甲醇蒸汽重整制氢过程的影响》一文中研究指出为强化微通道中甲醇蒸汽重整过程,考察了反应机理分布对制氢的影响。利用计算流体力学软件FLUENT中的通用有限速率模型对该过程进行了数值研究。计算表明,在相同反应条件下,采用贵金属催化剂所对应的反应机理的甲醇转化率较高,但其成本相应高。通过对催化表面上催化剂的分段布置,可以提高甲醇转化率,且在低温和高进口速度时更有效。在铜基和贵金属催化剂用量相等和温度453 K、进口速度0.4 m.-s1时甲醇转化率提高2.7%。(本文来源于《热科学与技术》期刊2007年02期）
董新法,李永峰,林维明[7]（2007）在《CuZnZrAlO催化剂上甲醇蒸汽重整反应动力学》一文中研究指出利用常压微型固定床反应器,采用CuZnZrA lO甲醇重整制氢催化剂,考察了503~543K下甲醇停留时间(W/FA0)对CO2和CO转化率的影响,在排除内外扩散影响的条件下,采用甲醇直接重整和甲醇分解平行进行的反应途径,以CO和CO2为关键组分,建立了适合其在甲醇蒸汽重整制氢反应中使用的动力学模型,并利用最小二乘法确定了模型参数.F-检验表明所提出的动力学模型可作为反应器模拟分析和设计的基础.(本文来源于《华南理工大学学报(自然科学版)》期刊2007年06期）
邓联锋,王锋,崔文智,李隆键,陈清华[8]（2007）在《微细通道尺寸对甲醇水蒸汽重整反应性能影响》一文中研究指出针对微细通道反应器内甲醇水蒸汽重整制氢反应,建立了二维稳态多组分传输反应模型。分析了通道几何尺寸的变化对产物的组成以及通道内部温度分布的影响。结果表明,通道长高比的增加能增强通道壁面与流体的换热性能,提高甲醇转化率和产物中氢含量,但同时也会造成产物中 CO 含量的增加,影响到质子交换膜燃料电池的正常工作。(本文来源于《化学反应工程与工艺》期刊2007年01期）
韩峭峰,李永峰,董新法,林维明[9]（2007）在《甲醇水蒸汽重整制氢反应的热力学分析》一文中研究指出针对甲醇水蒸汽重整制氢反应体系,通过理论计算研究了化学平衡常数随温度的变化规律,指出该反应适宜的反应温度。选取自行开发的CuZnZrAlO催化剂作为研究对象,比较了反应体系中理论平衡组成和实际组成之间的差别,研究了体系中两个独立反应——甲醇分解和水蒸汽变换的反应进度受温度影响的敏感度。通过比较实际反应性能和理论平衡极限的差别,为CuZnZrAlO催化剂的进一步改进提供了研究方向。(本文来源于《工业催化》期刊2007年01期）
王菊枝,罗来涛,汤敏擘[10]（2006）在《稀土改性CuO-ZnO-ZrO_2催化剂甲醇水蒸汽重整制氢反应》一文中研究指出考察了La2O3和Y2O3对CuO-ZnO-ZrO2催化剂甲醇水蒸汽重整反应性能的影响,并运用BET、XRD、TPR等手段对催化剂进行了表征。结果表明,La2O3和Y2O3的改性加入均能提高催化剂的活性,其中以Y2O3改性效果较为显着。催化剂中Y2O3含量不同,甲醇的转化率和H2产率也不相同,Y2O3含量为5 mol%时,CuO-ZnO-ZrO2-Y2O3催化剂甲醇转化率和H2产率最佳。Y2O3的加入使铜物种的分散度提高、CuO易还原。由于Y3+离子半径与Zr4+离子半径接近,Y3+可能部分替代Zr4+,增强了Y3+与其它金属之间的相互作用。(本文来源于《南昌大学学报(理科版)》期刊2006年02期）
甲醇水蒸汽重整反应论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
氢能是理想的清洁能源之一。近年来开发出多种新的制氢方式,而甲醇水蒸汽转化制氢已经成为制取氢气的重要途径。许多铜基催化剂对甲醇水蒸汽重整制氢反应有良好的催化性能,随着对稀土元素研究的深入,对铜基催化剂中掺杂稀土氧化物有了进一步研究。本文主要运用共沉淀法、沉积-沉淀法和溶胶-凝胶叁种方法制备Ce0.9Cu0.1OY催化剂,并且利用BET、UV-Vis-DRS、Raman、XRD、XPS和TEM等各种表征手段对于所制备的催化剂进行结构表征。本论文对甲醇制氢反应机理进行了研究。发现甲醇分解和氧化的行为取决于Ce0.9Cu0.1OY固溶体的氧化程度,CO反应时间随着催化剂的氧化度增加而变长。所以,催化剂的氧化程度对甲醇的反应路线有很强的影响。通过催化剂对甲醇水蒸汽重整制氢反应的性能研究,比较各催化剂的活性差异及导致差异的主要原因,并且得到此类催化剂的优化条件。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
甲醇水蒸汽重整反应论文参考文献
[1].姚峰.分形树状通道反应器内甲醇水蒸汽重整反应输运特性的研究[D].东南大学.2016
[2].王淑婷.Ce_(0.9)Cu_(0.1)O_Y催化剂的制备、表征及其甲醇水蒸汽重整制氢反应的研究[D].西南科技大学.2015
[3].王莎莎,李微雪.金属铜催化甲醇蒸汽重整反应的理论研究[C].中国化学会第十二届全国量子化学会议论文摘要集.2014
[4].童伟益.用于非合成气产物低温甲醇水蒸汽重整制氢反应的铜锌镓催化剂研究[D].华东理工大学.2013
[5].曾建邦,李隆键,崔文智.微通道中甲醇蒸汽重整反应过程的LBM模拟[J].顺德职业技术学院学报.2007
[6].王锋,崔文智,李隆键,辛明道,陈清华.反应机理分布对甲醇蒸汽重整制氢过程的影响[J].热科学与技术.2007
[7].董新法,李永峰,林维明.CuZnZrAlO催化剂上甲醇蒸汽重整反应动力学[J].华南理工大学学报(自然科学版).2007
[8].邓联锋,王锋,崔文智,李隆键,陈清华.微细通道尺寸对甲醇水蒸汽重整反应性能影响[J].化学反应工程与工艺.2007
[9].韩峭峰,李永峰,董新法,林维明.甲醇水蒸汽重整制氢反应的热力学分析[J].工业催化.2007
[10].王菊枝,罗来涛,汤敏擘.稀土改性CuO-ZnO-ZrO_2催化剂甲醇水蒸汽重整制氢反应[J].南昌大学学报(理科版).2006