日前,大(da)(da)連理(li)工(gong)大(da)(da)學(xue)能源與動(dong)力學(xue)院唐大(da)(da)偉教(jiao)授團隊在(zai)分布(bu)式制氫(qing)領域取得新進展,相關成果以“A high temperature tubular reactor with hybrid concentrated solar and electric heat supply for steam methane reforming”為題發表于期刊《Chemical Engineering Journal》(IF:13.27)。
太(tai)陽能(neng)光(guang)(guang)熱驅動的蒸汽(qi)甲(jia)烷重整是實現能(neng)源脫碳、升(sheng)級和利用的有效(xiao)途徑,其中分布式太(tai)陽能(neng)熱化學反應器(qi)(STR)被(bei)廣泛(fan)研究。STR是實現太(tai)陽能(neng)光(guang)(guang)-熱-化學轉化的關鍵部件。然而,目前的STR存(cun)在導(dao)熱性能(neng)差(cha)和受太(tai)陽能(neng)輻照度(du)制約的問(wen)題。團隊提(ti)出一種基(ji)于(yu)高溫(wen)熱管的管式反應器(qi),突破目前制氫反應器(qi)技術瓶頸,實現了太(tai)陽能(neng)光(guang)(guang)熱與光(guang)(guang)伏(fu)電(dian)的混合(he)能(neng)源供應的全時長產氫。
考慮到甲烷(wan)蒸汽重整是強(qiang)(qiang)吸熱過(guo)程(cheng)(cheng),因此,強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)(hua)反應(ying)器(qi)(qi)傳熱性能(neng)是提(ti)升(sheng)光-熱-化(hua)(hua)(hua)學(xue)轉化(hua)(hua)(hua)率(lv)的有(you)效手段,研究(jiu)團隊設(she)計了(le)具(ju)有(you)相變金屬及(ji)(ji)毛細(xi)心的同心高溫熱管熱化(hua)(hua)(hua)學(xue)反應(ying)器(qi)(qi)。研究(jiu)表明:(1)反應(ying)器(qi)(qi)響應(ying)速(su)度(du)較快(kuai),且均溫性為96.5%,高于(yu)傳統STR約(yue)60%以(yi)上(shang),有(you)效避免反應(ying)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)反應(ying)器(qi)(qi)局部過(guo)熱和催化(hua)(hua)(hua)劑燒結。(2)反應(ying)器(qi)(qi)運(yun)行穩定(ding),在全時長制氫(qing)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong),甲烷(wan)轉化(hua)(hua)(hua)率(lv)達96%以(yi)上(shang),氫(qing)氣純度(du)高于(yu)70%,且光-熱-化(hua)(hua)(hua)學(xue)能(neng)量轉化(hua)(hua)(hua)達到40%以(yi)上(shang)。該研究(jiu)實現了(le)分布式太陽能(neng)利(li)用及(ji)(ji)高效能(neng)源轉換,同時指明了(le)STR的發展方向。
以上工作(zuo)得(de)到國家自然科學(xue)基金(jin)、海洋能源(yuan)利用與節能教育部重點(dian)實驗室、大連市重點(dian)領域創(chuang)新團隊的大力(li)支持。
論(lun)文的第一作(zuo)者(zhe)為(wei)我(wo)院博士生馬靖,通訊作(zuo)者(zhe)為(wei)唐(tang)大偉教授(shou)和(he)李(li)林(lin)副教授(shou)。其余(yu)相關成果申(shen)請并授(shou)權項發明(ming)專利一項、實(shi)用新型專利兩項,同時(shi)獲得企(qi)業(ye)資助(zhu)支持。
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