闫云飞
,
张力
,
李丽仙
,
唐强
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2011.01233
燃料电池对其理想燃料氢气的纯度要求极高, 如何低成本、大规模制取高纯氢气已成为燃料电池技术实现工业化的一个关键问题和研究热点. 近年发展起来的兼具催化与分离双重功能的膜催化反应技术是实现制取高纯氢气的一个有效途径. 本文结合膜催化反应领域的最新进展, 综述了膜催化反应器的优点、组成、类型; 介绍了无机膜材料的优点、分类及制备技术; 详细综述了透氧膜催化反应器、透氢膜催化反应器及双膜催化反应器在制氢过程中的研究进展和应用, 指出了膜催化反应制氢技术在工业化发展过程中存在的问题及应用前景.
关键词:
膜
,
reactor
,
catalytic
,
separation
,
hydrogen
,
review
吴晟
,
冉景煜
,
杨德祥
,
张力
,
闫云飞
工程热物理学报
对负载Pt催化剂的微圆管内CH4的催化着火进行了非稳态和稳态模拟,重点研究了壁面材料和厚度对CH4催化着火所需预热温度(表征着火温度)、着火时间、系统稳定时间以及极限着火条件的影响.非稳态研究结果表明:CH4催化着火所需的预热温度与壁面条件无关,但着火时间和系统达到稳定状态所需的时间受壁面条件的影响较大,壁面热容量(mc)越大,着火及系统稳定时间越长;当壁面导热系数较小时,CH4的催化着火发生在微圆管出口处,反应峰值区域随时间逐渐向进口移动,当壁面导热系数较大时,着火发生在进口处,且峰值反应位置不变.稳态结果显示,壁面轴向上热量的回流(大的导热系数和适当的壁面厚度)可以有效地拓宽甲烷的极限着火范围.
关键词:
壁面材料和厚度
,
微尺度催化着火
,
着火温度
,
着火及系统稳定时间
,
极限着火条件
冉景煜
,
涂维峰
,
闫云飞
,
陈兵兵
工程热物理学报
针对微动力装置中重整腔内催化剂表面容易积碳,重整反应需要大量能量等问题,在重整腔入口引入氧气,使甲烷发生部分氧化反应为催化重整提供热量.本文采用数值方法研究了微细腔中CH4/O2/H2O镍基催化剂上的自热重整反应,重点分析CH4/O2/H2O混合物组分对甲烷自热重整反应及积碳的影响.结果表明:在混合物组分CH4/O2/H2O摩尔比为1:0.2:2时,甲烷自热反应放热量刚好能满足甲烷重整反应的需求,氢气质量分数较高为3.32%,积碳浓度较低为1.19×10-6kmol/m2.
关键词:
微细腔
,
自热重整
,
积碳
,
混合物组分
蒲舸
,
牛立祥
,
冉景煜
,
张力
,
唐强
,
闫云飞
工程热物理学报
基于镍基催化剂下表面反应机理,采用数值模拟方法,深入研究了在一定水碳比下,CO2含量的变化以及在固定的CH4/H2O/CO2比例下催化壁面温度,质量流量对微细腔内甲烷重整反应的影响.结果表明提高CO2/CH4的比例能够明显提高CO2、CH4转化率,提高CO的含量.CH4/CO2基元反应的产物在低温条件下CO和H2O,水蒸气转化率和H2产量降低,CO2含量增加降低水蒸气的消耗;在高温条件下,由于产生CO和H2,使氢气含量增加但水蒸气转化率降低.
关键词:
微细腔
,
甲烷
,
壁面反应
,
CO2
,
重整特性
蒲舸
,
张力
,
王炯
,
冉景煜
,
唐强
,
闫云飞
工程热物理学报
采用热重分析仪,以20℃/min的温升速率对煤矸石、玉米秸秆以及二者的混合物进行燃烧特性实验,得到了燃烧的特性参数,再通过动力学分析得到了燃烧的活化能等动力学参数.研究结果表明,煤矸石的着火特性、综合燃烧特性差,玉米秸秆着火特性、综合燃烧特性较好.煤矸石和玉米秸秆混合物的燃烧特性取决于混合物中各物质所含的比例,混合物中玉米秸秆的比例越高,综合燃烧特性越好.
关键词:
生物质
,
热重分析
,
燃烧特性
冉景煜
,
王裕明
,
牛立祥
,
胡建红
,
闫云飞
,
张力
工程热物理学报
工业污泥中一般都含有大量的病原菌、寄生虫、致病微生物,以及砷、铜、铬、汞等重金属和二恶英、放射性元素等难以降解的有毒有害物质,工业污泥处理与处置已成为我国突出的环境问题之一.文中针对三种典型工业污泥(制药、造纸、啤酒的工业污泥)及其不同的质量混合比,采用热重法研究了其单一及混合物的热解及动力学机理与特性,研究了其不同热解温度阶段的动力学参数,并得到不同条件下的热解特征温度和特征指数.研究结果表明,制药、造纸、啤酒工业污泥在低温区、中温区、高温区的热解反应级数分别为1.、2、1.
关键词:
混合工业污泥
,
热解机理
,
动力学
,
实验研究
闫云飞
,
张力
,
蒲舸
,
张杰
材料导报
通过对大功率LED多层材料的封装结构进行建模及数值分析,得到稳态的温度场分布、芯片最高温度与环境温度、LED功率的变化关系,并利用热阻模型对材料散热效率进行了优化.对于单一肋片,存在一个使其热阻最小的最佳肋厚.对于肋片组散热器,肋片数量较少时也能使散热器总热阻较小,且应尽量使肋片厚度接近单个肋片热阻最小时的厚度,以更少的肋片数量获得较小的散热器总热阻,这样既能控制芯片的最高温度,又可有效地节约成本.
关键词:
大功率LED
,
散热
,
热阻
,
结构优化
张力
,
杨鑫
,
闫云飞
,
杨仲卿
材料导报
针对微细通道内甲烷自热重整反应,采用活性位浓度比为10∶1的Ni/Rh催化剂建立了数学物理模型,通过数值模拟方法研究了绝热工况下温度、流量、氧碳比及水碳比等因素对催化重整特性的影响规律.结果表明:催化反应的温度阈值为750K,当温度超过750K时甲烷转化率迅速升高;在纯氧条件下随着甲烷流量的增大,制氢功率增大,而在空气条件下制氢功率减小;随着氧碳比的增加,甲烷的转化率升高,制氢功率先增大后逐渐减小;随着水碳比的增加,甲烷转化率降低;当入口反应气中氧碳比控制在0.5以下、水碳比为3.5且入口温度为900K时,可实现微通道内甲烷催化重整的高效转化.
关键词:
Ni/Rh催化剂
,
自热重整
,
甲烷
,
微细通道
,
层流
闫云飞
,
张力
,
冉景煜
,
唐强
,
邱赟
,
马盟
工程热物理学报
因微型燃烧器内微尺度燃烧易熄火,燃烧效率不高,存在催化重整过程中的积碳、微尺度等问题,可利用甲烷和湿空气中水蒸汽预混催化重整产氢来强化燃烧,对预混腔内催化重整,积碳及流动特性进行模拟,探讨了微型预混腔中甲烷、水蒸汽重整过程中水碳比、质量流量和催化壁面温度对催化重整、积碳、流动等的影响.
关键词:
微型燃烧器
,
预混腔
,
催化重整
,
积碳
,
流动
,
模拟
冉景煜
,
牛立祥
,
张力
,
闫云飞
工程热物理学报
本文针对微细腔内在Ni/α-Al_2O_3催化作用下,存在CH_4/CO_2反应时,数值研究了在不同的水碳比,不同的进口甲烷质量组分Rm,不同的进口流量与微细腔壁温下甲烷/水蒸气催化重整反应特性.结果发现,微细腔中存在CH_4/CO_2反应时,CH_4/H_2O催化重整反应中CO_2和CO的产生变化情况比其它反应机理下有较大的变化.随着水碳比增大,H_2和CO_2质量分数有所增大,而CO质量分数先增加后又明显地降低,并出现CO_2质量分数从小于CO质量分数变化到大于CO质量分数;增大Rm,能使反应更充分的发生,反应物的转化率,生成物的质量分数都有提高,并随着Rm的增加,生成产物中CO_2质量分数大于CO的质量分数时对应的水碳比临界值减小,在Rm为O.05、0.1、0.15时,对应的水碳比临界值分别为2.0、1.8和1.6;而混合物进口质量流量增加,反应物的转化率、生成物的产物含量都有不同程度的降低;但壁面温度的增加,反应速率有较大提高,能较明显提高反应物转化率.
关键词:
微细腔
,
CH_4/CO_2反应
,
甲烷/水蒸气反应
,
催化重整
