煤催化熱解制氫技術(shù)

內(nèi)容概要

煤催化熱解制氫技術(shù)是一種環(huán)保、節(jié)能和合理利用煤炭資源的先進技術(shù)?！睹捍呋療峤庵茪浼夹g(shù)(精)》(作者舒新前、張蕾、張磊)總結(jié)了作者多年在煤催化熱解制氫方面的研究成果，并在此基礎(chǔ)上參考國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，論述了煤催化熱解生產(chǎn)潔凈氫能的基礎(chǔ)研究以及工藝開發(fā)的重要意義，介紹了煤催化熱解制氫的發(fā)展前景、基本原理、催化劑的制備以及催化劑催化煤熱解制氫的反應(yīng)機理。
《煤催化熱解制氫技術(shù)(精)》可供從事煤化學(xué)、煤化工、潔凈能源開發(fā)等學(xué)科領(lǐng)域的教學(xué)人員、科研人員及技術(shù)開發(fā)人員和研究生閱讀，對相關(guān)學(xué)科從業(yè)人員也有重要參考價值。

書籍目錄

前言
第1章  氫能概論
  1．1  氫能經(jīng)濟展望
  1．1．1  世界能源現(xiàn)狀
  1．1．2  中國能源現(xiàn)狀
  1．2  清潔能源——氫能
  1．2．1  氫的性質(zhì)及氫能特點
  1．2．2  氫能的優(yōu)越性
  1．2．3  世界各國對氫能的開發(fā)計劃及政策
  1．2．4  氫氣的制備方法
  1．2．5  氫氣提純
  1．2．6  氫氣儲存
  1．3  氫的應(yīng)用現(xiàn)狀
  1．3．1在化學(xué)工業(yè)上的應(yīng)用
  1．3．2  在燃料電池上的應(yīng)用
  1．4  氫能安全
  1．5  儲存和使用氫氣如何防火防爆
  1．5．1  氫是安全的燃料
  1．5．2  氫的安全使用
  1．6  氫經(jīng)濟離我們有多遠(yuǎn)——實現(xiàn)氫經(jīng)濟的“瓶頸”
  1．6．1  氫能制備
  1．6．2  氫能儲運
  1．6．3  氫能使用
  1．6．4  氫能教育
  1．6．5  氫能標(biāo)準(zhǔn)
  參考文獻(xiàn)
第2章  煤的熱解
  2．1  煤熱解原理
  2．1．1  熱解的定義
  2．1．2  熱解的分類和過程
  2．2  國內(nèi)外熱解的方法
  2．2．1  等離子體熱解
  2．2．2  快速熱解
  2．2．3  閃速熱解
  2．2．4  固體熱載體熱解
  2．2．5  激光熱解
  2．3  煤的熱解過程
  2．4  煤熱解過程的影響因素
  2．4．1  溫度
  2．4．2  壓力
  2．4．3  煤階
  2．4．4  煤的粒度
  2．5  煤在熱解過程中的化學(xué)反應(yīng)
  2．5．1  煤熱解中的裂解反應(yīng)
  2．5．2  煤熱解中的二次反應(yīng)
  2．5．3  煤熱解中的縮聚反應(yīng)
  2．6  煤熱解的動力學(xué)
  2．6．1  煤的熱解動力學(xué)研究進展
  2．6．2  煤的熱解動力學(xué)模型
  2．7  煤熱解制氫技術(shù)與工藝
  2．7．1  干餾法
  2．7．2  加氫熱解法
  2．7．3  煤熱解氣化制氫零排放技術(shù)
  2．8  煤熱解制備氫氣的用途
  2．8．1  作為氫能源
  2．8．2  用于化工合成
  參考文獻(xiàn)
第3章  催化劑與催化作用
  3．1  催化劑分類
  3．1．1  按聚集狀態(tài)分類
  3．1．2  按元素周期律分類
  3．1．3  按固體催化劑的導(dǎo)電性及化學(xué)形態(tài)分類
  3．2  固體催化劑的組成
  3．2．1  主(共)催化劑(活性組分)
  3．2．2  助催化劑
  3．2．3  載體
  3．3  催化劑的制備
  3．3．1  沉淀法  
  3．3．2  浸漬法
  3．3．3  混合法
  3．3．4  熔融法  
  3．3．5  離子交換法
  3．3．6  熱分解法
  3．3．7  水熱合成法
  3．4  催化劑的催化作用
  3．5  催化劑的表征
  3．5．1  比表面積分析
  3．5．2  熱分析
  3．5．3   X射線衍射分析
  3．5．4  電子顯微分析
  3．5．5   x射線光電子能譜分析
  3．5．6  程序升溫還原
  參考文獻(xiàn)
第4章  煤催化熱解制備氫氣的基礎(chǔ)性研究
  4．1  粒度對煤熱解制備氫氣的影響
  4．1．1  催化劑對煤粒催化熱解制備氫氣的影響
  4．1．2  催化劑對煤粉催化熱解制備氫氣的影響
  4．1．3  無催化劑時煤粒與煤粉熱解產(chǎn)氫量的比較
  4．2  恒溫時間對煤熱解制備富氫燃料氣的影響
  4．2．1  樣品和實驗條件
  4．2．2  實驗裝置
  4．2．3  實驗結(jié)果與討論
  4．3  升溫速率對煤熱解制備氫氣的影響
  4．3．1  升溫速率對煤熱解產(chǎn)氫的影響
  4．3．2  升溫速率對煤熱解動力學(xué)的影響  
  4．4  熱解產(chǎn)物分析
  4．4．1  熱解焦分析
  4．4．2  熱解液體分析
  4．5  煤粉熱解過程的平衡計算
  4．5．1  熱解過程計算
  4．5．2  煤熱解衡算數(shù)學(xué)模型
  參考文獻(xiàn)
第5章  固體堿催化劑對煤熱解制備氫氣的影響
  5．1  固體堿催化劑概述
  5．1．1  固體堿催化劑的概念
  5．1．2  固體堿的分類
  5．2  固體堿催化劑活性中心的形成及作用機理
  5．3  催化作用機理
  5．3．1  固體堿催化劑的表征
  5．3．2  催化熱解過程中存在的問題
  5．4  量子化學(xué)計算方法概述
  5．5  催化劑的篩選及制備
  5．5．1  催化劑的篩選
  5。5．2  固體堿催化劑的制備
  5．6  固體堿催化劑的表征
  5．6．1   x射線衍射分析
  5．6．2  固體堿強度的測定
  5．7  固體堿的催化熱解分解
  5．7．1  實驗過程
  5．7．2  實驗結(jié)果
  5．7．3  鉀離子濃度對氫氣產(chǎn)量的影響
  5．8  混合物的催化熱分解
  5．9模擬計算
  5．9．1  計算模型和理論模型的選擇
  5．9．2  量化計算結(jié)果
  參考文獻(xiàn)
第6章  負(fù)載型金屬氧化物催化劑對煤催化熱解制備氫氣的影響
  6．1  實驗部分
  6．1．1  催化劑的制備
  6．1．2  實驗樣品
  6．1．3  實驗裝置
  6．1．4  實驗流程
  6．1．5  催化劑的表征
  6．1．6  催化劑活性評價
  6．2  結(jié)果與討論
  6．2．1  催化劑篩選
  6．2．2  四種催化劑的XRD分析
  6．2．3  四種催化劑的比表面積分析
  6．2．4  催化劑的TG—DTA分析  
  6．2．5  催化劑添加量對煤熱解制氫的影響
  參考文獻(xiàn)
第7章  NiO／γ-Al2O3催化劑對煤催化熱解制備氫氣的影響
  7．1  實驗部分
  7．1．1  催化劑的制備
  7．1．2  催化劑的活性評價裝置
  7．1．3  催化劑的XRD、TEM、TPR和XPS測試
  7．2  催化劑活性評價
  7．2．1  不同負(fù)載量催化劑的催化活性
  7．2．2  不同焙燒溫度制備的催化劑的催化活性
  7．2．3  不同焙燒時間制備的催化劑的催化活性
  7．3  催化劑的表征
  7．3．1  不同負(fù)載量催化劑的表征
  7．3．2  不同焙燒溫度催化劑的表征
  7．3．3  不同焙燒時間催化劑的表征
  參考文獻(xiàn)
第8章  雙金屬氧化物負(fù)載型催化劑對煤催化熱解制備氫氣的影響
  8．1  實驗部分
  8．1．1  雙金屬催化劑的制備
  8．1．2  雙金屬催化劑的活性評價
  8．1．3  雙金屬催化劑的表征
  8．2  結(jié)果與討論
  8．2．1   Cr2O3型雙金屬催化劑對煤催化熱解制備氫氣的影響
  8．2．2   Co304型雙金屬催化劑對煤催化熱解制備氫氣的影響
  8．2．3   NiO型雙金屬催化劑對煤催化熱解制備氫氣的影響
  參考文獻(xiàn)
第9章  Ag20-CI3O4／γ-Al203催化劑對煤催化熱解制備氫氣的影響
  9．1  實驗部分
  9．1．1  催化劑的制備
  9．1．2  催化劑的表征
  9．1．3  催化劑的活性評價
  9．2  催化活性評價
  9．2．1   Ag負(fù)載量對催化活性的影響
  9．2．2   Co負(fù)載量對催化活性的影響
  9．2．3   Ag焙燒溫度對催化活性的影響
  9．2．4   Co焙燒溫度對催化活性的影響
  9．2．5   Ag焙燒時間對催化活性的影響
  9．2．6   Co焙燒時間對催化活性的影響
  9．3  催化劑的表征
  9．3．1  不同Ag負(fù)載量催化劑的表征
  9．3．2  不同Co負(fù)載量催化劑的表征
  9．3．3  不同Ag焙燒溫度催化劑的表征
  9．3．4  不同Co焙燒溫度催化劑的表征
  9．3．5  不同Ag焙燒時間催化劑的表征
  9．3．6  不同Co焙燒時間催化劑的表征
  9．4  結(jié)論與展望
  9．5  有待深入研究的問題
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：幾種從含氫氣體混合物中分離提純氫氣的技術(shù)各有優(yōu)缺點，在實踐中要根據(jù)具體情況進行選擇，水合物方法作為新型的分離手段具有廣闊的應(yīng)用前景，但是，水合物法分離技術(shù)還遠(yuǎn)不成熟，沒有一個國家達(dá)到工業(yè)化階段，更沒有形成成套技術(shù)。1.2.6 氫氣儲存氫能的儲存是氫能應(yīng)用的前提。氫在一般的條件下以氣態(tài)形式存在，且易燃、易爆，這就為儲存和運輸帶來了很大的困難。氫的儲存和運輸是氫能系統(tǒng)的關(guān)鍵。人們在實際應(yīng)用中要優(yōu)先考慮氫儲存和運輸中的安全、高效和無泄漏損失以及容量大、成本低、使用方便等。氫能的終端用戶不同，其儲存也有很大的差別。氫能的終端用戶可分為兩類：一類是供應(yīng)民用和工業(yè)的氣源；一類是交通工具的氣源。前者要求特大的儲存容量，可達(dá)幾十萬立方米，如儲存天然氣的巨大的儲罐；后者要求較大的儲氫密度，考慮到氫燃料電池驅(qū)動的電動汽車按500km行駛里程和汽車油箱的通常容量推算，儲氫材料的儲氫容量達(dá)到6.5 ％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）以上才能滿足實際應(yīng)用的要求。因此美國能源部（DOE）將儲氫系統(tǒng)的目標(biāo)定為：質(zhì)量目標(biāo)為6.5 ％，體積密度為62kg／m?？傮w來說，氫氣儲存可分為物理法和化學(xué)法兩大類。1.物理法儲氫物理儲存法主要有高壓氫氣儲存、液氫儲存、活性炭吸附儲存、碳纖維和碳納米管儲存、玻璃微球儲存、地下巖洞儲存等。1）高壓氣態(tài)儲存氫氣通常作為一種氣體在高壓狀態(tài)下儲存在鋼瓶內(nèi)。常溫、常壓下，儲存4kg氣態(tài)氫需要45m。的容積。為了提高壓力容器的儲氫密度，往往提高壓力來縮小儲氫罐的容積。儲氫容量與壓力成正比，儲存容器的質(zhì)量也與壓力成正比。即使氫氣已經(jīng)高度壓縮，其能量密度仍然偏低，儲氫質(zhì)量占鋼瓶質(zhì)量的1.6 ％左右。這種方法首先要消耗一定的能源，形成很高的壓力，而且由于鋼瓶壁厚，容器笨重，材料浪費大，造價較高。壓力容器材料的好壞決定了壓力容器儲氫密度的高低。采用新型復(fù)合材料能提高壓力容器儲氫密度。但值得注意的是：盡管壓力和質(zhì)量儲氫密度提高了很多，但體積儲氫密度并沒有明顯增加。氣態(tài)高壓儲氫是目前最普通和最直接的儲氫方法，通過減壓閥的調(diào)解就可以直接將氫氣釋放出來。目前，我國使用容積為40L的鋼瓶在15MPa壓力下儲存氫氣。為使氫氣鋼瓶嚴(yán)格區(qū)別于其他氣體鋼瓶，我國的氫氣鋼瓶的螺紋是沿順時針方向的，這和其他氣體鋼瓶的螺紋方向相反；而且鋼瓶外部涂以綠色漆。上述的氫氣鋼瓶只能儲存6m的氫氣，大約0.5 kg，這不到裝在鋼瓶質(zhì)量的2％。

編輯推薦

《煤催化熱解制氫技術(shù)》是由科學(xué)出版社出版的。

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