四氢呋喃-氢气水合物分解特性及低压稳定性研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:coolzhaonan
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
氢能是一种清洁、高效的新能源,储氢技术是氢能发展的关键环节,水合物储氢由于密度高、储放氢速度快、成本低、安全环保成为最有潜力的储氢技术之一。除了储氢压力和储氢密度之间存在难以调和的矛盾,氢气水合物的储存亦是其规模利用的难点之一。高压储氢后的低压稳定保存是水合物储氢技术面对实际应用时的一大障碍。由于运输与保存过程环境变化可能导致水合物分解,同时取用时需要控制释氢速率,因此研究氢气水合物的分解特性及低压稳定性对于氢气水合物的保存和运输非常重要。本文使用四氢呋喃(THF)作为二元氢气水合物的促进剂,通过降压分解法、阶梯升温分解法及恒温分解法开展THF-H2水合物分解实验。结果显示THF-H2水合物分解分为三个阶段:快速分解、慢速分解、稳定阶段。分解压力越高,最终稳定阶段保存越多的氢气分子。THF-H2水合物存在“类似自保护效应”,异常分解区间为253 K~268 K,在268 K、5 MPa下出现最明显的自保护效应,分解率为42.6%,氢气剩余量为0.15 wt%。本文研究了不同保护层包覆的THF-H2水合物分解,探究了不同保护剂种类、使用量、温度、压力对THF-H2水合物低压稳定性影响。结果表明,四种保护剂对提高THF-H2水合物低压稳定性影响:环戊烷(CP)>环氧环戊烷(ECP)>四氢呋喃>冰层。分解压力越高,THF-H2水合物的最终分解率越低。最佳保存条件为环戊烷使用量20 m L、5 MPa、264 K,此条件下最终氢气剩余量为0.24 wt%,比相同压力下常规保存的氢气剩余量提高了118%。使用拉曼光谱原位观测THF-H2水合物分解过程,结果显示在268 K条件下具有异常分解现象,与宏观实验结果一致。由拉曼光谱微观观察结果分析可知:THF-H2水合物分解机理为初始分解导致氢气扩散从而形成一层THF水合物壳,由于热膨胀系数差异,足够厚的THF水合物层对内部氢气水合物产生额外压力,抑制了内侧氢气的释放。THF-H2水合物低压保存机理为CP最终会在水合物表面形成一层CP水合物壳,氢气分子需要通过两层阻碍层(CP水合物壳和THF水合物壳)才能扩散到气相,增强了THF-H2水合物的低压稳定性。通过本文的研究为氢气水合物的分解释氢及稳定储存提供一定的实验和理论基础,促进水合物储氢技术的工业化应用。
其他文献
所谓综合素质评价,就是从学习能力和道德品质等方面来评价学生。当下科学技术不断进步,素质教育越发被重视,因此不能仅关注学生的成绩构建评价。教师需要注重培养学生各方面能力,更需要重视其综合素质水平的提高。与社会实际需求相互符合,为学生提供综合性、系统化的评价,助力学生综合素质得以发展。
会议
过氧化氢(H2O2)是一种清洁型的强氧化剂,广泛应用于医用消毒、军工和污水治理等领域。目前,H2O2的生产主要依赖于传统的蒽醌工艺,众所周知,该工艺过程基础投资大,能耗高,对环境污染严重,且产品运输分销过程存在安全隐患。相比之下,电催化氧还原合成H2O2因反应条件温和,且易于现场制备,被认为是一种便捷、可持续发展的“绿色”H2O2合成技术。目前,电催化氧还原合成H2O2面临的主要挑战在于:1)氧还
学位
电子器件的小型化和大功率化为芯片带来了高热流密度及瞬时热冲击等挑战,也对用于散热的热界面材料提出了更高的要求。固-液相变材料具有潜热大的优点,将其引入热界面材料中可以起到储存一定热量乃至缓解热冲击的功效,然而,直接引入固-液相变材料因其液相流动泄漏会带来污染问题。将有机固-液相变材料封装在无机壳微胶囊内,不仅可以有效克服这一问题,还能增强导热系数。本论文将以固-液相变材料石蜡为芯材、二氧化硅为壳材
学位
沸石分子筛是一种具有规整孔道的无机晶体材料,在催化和膜分离等领域中具有广阔的应用前景。MWW型沸石是一种具有两套相互独立十元环孔道的特殊分子筛,其适宜的孔道结构使其在甲烷无氧芳构化反应中具有优异的择形催化活性;同时由于MWW分子筛前驱体可被剥离成二维单晶胞MWW沸石纳米片,使新型二维MWW型沸石分子筛膜的构筑成为可能。本文研究了MWW型沸石分子的合成,实现了分子筛微观结构的有效调控,并考察了其在甲
学位
异构能源系统通过冷、热、电等多能流灵活耦合和“源-网-荷-储-用”等多环节优化运行,在保证多种终端能源联供的同时实现能量梯级利用和节能减排,已成为构建多元清洁能源供应体系、实现“30·60”双碳目标的重要发展方向。异构能源系统因能源种类繁多、设备构成多样和运行机理复杂等特点易使得系统能量利用水平、经济效益、环境效益等性能不稳定甚至有所下降,影响了异构能源系统节能减排等优势的发挥,而现有性能评价方法
学位
随着电子设备向智能化、小型化和集成化发展,其散热问题已成为各方关注焦点。由于功率密度随模块尺寸减小而增加的趋势,因此提高设备散热性能是非常具有挑战性和应用前景的。以石墨烯为填料制备的高辐射散热涂层,通过分子振动,以电磁波的形式将热量传递到环境中进行散热,从而降低发热源温度,提升设备稳定性,延长设备使用寿命。同时使用辐射散热的散热器无需额外的电源和散热设备,设备体积小,无噪音产生,节能环保。但是石墨
学位
5-羟甲基糠醛(HMF)是最重要的生物质平台分子之一,其氧化产物2,5-呋喃二甲酸(FDCA)可以代替石油基化合物对苯二甲酸生产生物基塑料、聚合物等,具有重要的工业应用价值。电催化HMF氧化具有诸多优势,如反应可在常温常压下进行、无需使用化学氧化剂和产物选择性可由电势进行调控等。过渡金属(Fe、Co、Ni)磷化物、硫化物、氮化物和氢氧化物已被广泛应用于电催化HMF氧化,但是较高的过电势和强碱性体系
学位
聚乳酸(PLA)是应用最广泛的生物可降解塑料之一,具有良好的机械强度、生物相容性和生物可降解性。聚乳酸的合成方法包括乳酸直接缩聚法和丙交酯开环聚合法等,工业上主要采用均相催化剂(辛酸亚锡,Sn(Oct)2)引发丙交酯开环聚合,但其存在催化剂难分离和金属残留的问题。因此,开发高效的聚乳酸合成多相催化剂是具有重要意义。沸石咪唑框架(ZIFs)是一种新型多孔材料,在吸附、分离和催化领域有广泛的应用前景。
学位
随着全球化石燃料的持续消耗,大气中二氧化碳(CO2)浓度逐年递增,导致严重的能源危机和环境污染问题。利用太阳能将CO2转化为一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)等高附加值燃料或化工原料被认为是缓解上述问题的有效途径之一。然而,由于CO2分子具有高度稳定性,且其光催化资源化过程中通常伴随析氢等竞争反应的发生,现有光催化CO2转化体系仍面临活性低和选择性差等关键问题。尤其是在工业废气等低CO2浓度气氛(3
学位
加氢站高压氢气设备密集,一旦加氢站内储氢装置发生泄漏火灾、爆炸等危险事故,极易导致多米诺事故的发生,如火灾-火灾、火灾-爆炸事故等,造成巨大的生命财产损失。多米诺事故是引发重大灾害性事故的主要原因之一,但目前我国对于加氢站多米诺事故的研究仍十分欠缺。本文基于对加氢站内储氢装置事故危害的考虑,重点对加氢站内高压储罐的泄漏扩散、喷射火及多米诺事故进行研究。本文介绍了包括泄漏扩散、火灾及爆炸在内的氢气事
学位