燃料电池级氢气吸附除杂研究

高纯氢作为燃料电池的主要能源,其品质是决定着燃料电池能否快速发展的关键因素之一.氢气中如果杂质气体过多会引起燃料电池电极催化剂中毒,特别是痕量CO就能够使Pt/C极催化剂发生不可逆转的中毒现象,这严重损害了燃料电池的使用寿命.目前常用的分离氢气中CO的方法包括:深冷分离法,吸收分离法,膜分离法,吸附分离法.前三者受制于运行成本以及运行稳定性等问题,难以大规模应用,这使得吸附分离(例如PSA-变压吸附)成为了一氧化碳脱除的重要方式.其关键是吸附剂的开发.目前CO吸附剂多为采用与CO有一定化学结合能力的活性组分,并将其负载在多孔载体上的方法制备.在接下来的论文中,对Cu基和Ni基CO吸附剂的制备进行了深入研究.1.通过浸渍法将Cu(HCOO)2和CuCl2的溶液浸渍在活性炭表面,再经过旋蒸,干燥,焙烧等过程制备出了具有高CO吸附容量和高选择性的Cu Cl@AC100ctc(AC100ctc:卡尔冈产椰壳活性炭).通过对其Cu负载量,载体,制备工艺,吸附容量,选择性,脱除深度,再生性及表征进行了研究.吸附测试结果表明,Cu Cl@AC100ctc在25℃和20 bar压力下吸附容量达到98 m L/g,选择性达到95.2%.并且该吸附剂对初始含有200 ppm CO的CO和H2混合气在25℃下经过250 min的测试,其脱除深度仍然能够达到小于200 ppb.在经过五次重生循环测试后,其吸附容量仍然能够达到首次的91.5%.进一步对制备工艺进行了优化,优化的方法在节省大量时间的前提下,Cu Cl@AC100ctc也能够获得与原浸渍法相同的性能.对其进行200 g放大实验证明优化方法所制Cu Cl@AC100ctc吸附剂与原浸渍法性能相差无几.X-射线光电子能谱(XPS)结果显示,当前驱体Cu(HCOO)2和Cu Cl2比例为1:1时,Cu(HCOO)2和Cu Cl2在N2氛围,260℃,活化4 h后只有Cu Cl峰出现,表明Cu(HCOO)2和Cu Cl2经活化后完全转化成Cu Cl.X-射线衍射(XRD)结果显示,经过活化后负载量超过8 mmol/g的样品出现明显Cu Cl峰值,表明Cu Cl在活性炭上的单分散阈值为8 mmol/g,在不超过此阈值条件下活化生成的Cu Cl可以在活性炭表面形成单分散层,并且这种单分散层能够提供最多的CO吸附活性位点.2.室温下将AC在5%的硫酸溶液中处理3小时,得到磺化的活性炭(SAC),采用浸渍法将Ni(NO3)2·6H2O溶液分别浸渍在AC和SAC上,经干燥,N2氛围焙烧,然后在10%H2/Ar下热还原等过程,制备出了具有高CO吸附容量和高选择性的Ni@AC100ctc和Ni@SAC100ctc型吸附剂.经过对不同载体,不同负载量及吸附容量,选择性,再生性进行了考察,并对吸附剂采用XPS,XRD,氮气-低温吸附-脱附实验,透射电子显微镜(TEM)等物理化学性质的表征.吸附测试结果表明,所制得吸附剂载体选择用5%的硫酸处理过的AC100ctc活性炭,且负载量为6 mmol/g时,具有最高的CO吸附容量,在25℃和20 bar压力下达到190 m L/g,选择性达到97%.在经过五次吸脱附重生循环测试后,其吸附容量仍然能够达到首次的97.5%.表征结果表明Ni在活性炭表面均匀分散,且在掺硫载体上Ni获得了更好的分散性,这种分散有利于CO与Ni进行化学吸附.本文所制得Cu基和Ni基吸附剂基本满足用于PSA工艺的高CO吸附容量和高选择性要求,是下一代PSA技术有希望的材料,也对氢气中痕量CO吸附剂的研究改进探索了一条可行之路.

茉莉花释香吸香装置研制及香气吸附试验

为解决传统茉莉花茶加工过程劳动强度大,配花量大,能耗大等问题,该文创新花茶加工方式,研发了能精确调控茉莉花释香环境参数及椰壳活性炭吸附花香的茉莉花释香吸香装置,进行不同温湿度对茉莉花释香性状指标及活性炭吸附的香气品质影响试验研究.结果表明,处理T2(温度30℃,相对湿度85%),T3(30℃,95%),T5(35℃,85%)的茉莉花失水率,开放度,感官品质及活性炭吸附率等指标优于其他处理;处理T5(35℃,85%),T4(35℃,75%),T6(35℃,95%)的茉莉花香气品质得分较高;在茉莉花最佳释香温湿度T5条件下,活性炭吸附率为13.96%.该释香吸香装置延长茉莉花生机,比传统方法提高利润28%,研究结果为茉莉花茶"茶-精油"创新工艺提供参考.

用于由合成气选择制备柴油馏分段烷烃的催化剂及其制备

一种用于由合成气制备主要为柴油馏分段烷烃的催化剂,由活性组分,助剂和载体三部分组成.主活性组分为金属钴,第一类助剂元素是来自第IVB族金属元素,如Ti,Zr或IIIB族金属元素,如La,Ce等,第二助剂元素是来自第VIII族金属元素如Rh,Ru,Pt等.载体选用杏核活性炭,椰壳活性炭,油棕活性炭或煤制活性炭,活性炭的比表面积在200m2/g-2000m2/g,孔容为0.5-2.0cm3/g,孔径分布为4-1000.金属钴在催化剂总重量中占4-50%(重量),第一助剂元素在催化剂总重量中占0.01-20.0%,第二助剂元素占0.01-5.0%.该催化剂可用于由合成气通过费托合成反应直接制备高品质柴油等洁净液体燃料.