论文部分内容阅读
近年来由于全球经济的迅猛发展,全球对于能源的需求急剧扩大。但受能源短缺、环境恶化等一系列问题的影响,人们对新能源的需求正逐渐增加。氢能作为一种热值极高的清洁能源,在其开发和利用的过程中,储存和运输等问题使其规模化应用受到了阻碍。硼氢化钠水解制氢技术由于具备诸多优势引起了研究者们的广泛关注。早期研究人员多将注意力集中在高效廉价的硼氢化钠水解制氢催化剂的开发上,却鲜有文献对制氢反应器进行详尽研究考察。反应器作为硼氢化钠水解制氢反应发生的场所,对于反应能否高效安全地进行起到了举足轻重的作用。因此,本文简要介绍了一套自行搭建的微小液固流化床制氢反应器,在考察了其流化特性的同时,还利用了核桃壳活性炭钴基催化剂,在装置中考察了硼氢化钠水解制氢反应特性。首先,本文使用石英砂和核桃壳活性炭等固体颗粒考察了微小液固流化床的流化特性。通过观察实验现象对流化过程中出现的流型进行了划分,并与常规尺寸液固流化床在流化过程中出现的流型进行了简要对比。实验结果表明填料高度对各流型操作流速的影响较小,但随着颗粒粒径及密度的减小,维持散式流化的流速范围减小;随着填料高度的增加,床层膨胀率会降低,但流化过程的均匀程度有所提高。另外,颗粒粒径和密度越小,床层膨胀率受液速的影响越明显,流化的均匀程度亦越高。当床层填料高度增加、颗粒粒径减小,床层压降均会有所增加,流化质量也会提高。除此之外,颗粒的最小流化速度随颗粒的粒径和密度的增大而增大。其次,本论文还考察了硼氢化钠水解制氢反应特性。实验结果表明随着硼氢化钠溶液浓度的降低,稳定制氢时间呈先增长后变短的趋势。当溶液浓度为2 wt.%时,稳定制氢时间最长,占总反应时间的58.46%。改变反应液的流速虽对总反应时间影响不大,但会影响反应过程中稳定制氢的时间长短。此外,随流速增加,稳定时间先增长后缩短,在流速为3.00×10-3 m·s-1时,稳定制氢时间最长。较高温度有利于反应快速进行,但不利于反应稳定进行。随温度的降低,反应速率逐渐降低,反应时间变长,当反应液温度为25°C时,稳定制氢时间最长。颗粒粒径对制氢稳定性影响不大,但催化剂粒径越小,反应越快,反应时间越短。