摘要：硫酸分解是影响热化学碘硫循环制氢效率的关键环节。通过数值模拟方法设计了一款满足1 m^(3)/h制氢量要求的中试规模的刺刀式硫酸分解器。首先开展实验测定了Fe_(2)O_(3)催化剂的反应动力学参数,其中指前因子和活化能分别为1.439×10^(7)s^(-1)和125.63 kJ/mol。然后对三种结构形式的硫酸分解器进行模拟对比。结果表明,刺刀式硫酸分解器中“半截面积”内管形式比“半直径”形式具有更强的传热效果,可将分解器预热段长度缩短43.27%,达到相同分解率时催化剂用量减少23%。而结构三在“半截面积”内管形式的基础上向预热段填充SiC小球,进一步优化了预热段传热效果,预热段长度可缩短70.51%,并且SiC小球所引起的压降和能耗增加相对较小。对比发现,当预热段长度为870 mm、催化分解段长度为333 mm时,结构三表现出最佳的经济性能,此时SO_(3)催化分解率达到73.73%,对应H_(2)的理论产率为1.2288 m^(3)/h。当分解器外壁面加热温度降低到860℃时,SO_(3)分解率降至60%,恰好对应H2的理论产率为1 m^(3)/h。该研究可为中试规模硫酸分解器的设计提供参考。

摘要：为提高质子交换膜(PEM)电解槽的性能,在一定的假设条件下,通过ComsolMultiphysics软件设计并模拟一种基于避免转角设计考虑的PEM电解槽阳极螺旋流场,对比不同形式的流场(平行流场、蛇形流场)对达到稳定运行时的电解槽电解电压、膜电极组件的平均温度和多孔传输层(PTL)的平均氧气质量分数的影响,并对新型流场设计的尺寸进行优化。仿真结果表明,新型螺旋流场设计性能最佳。和平行流场相比,电解槽的电解电压降低约0.05 V,膜电极平均温度降低约5.6 K,PTL内的平均氧气质量分数降低约13.9%,下降幅度达到60%。同时探究该螺旋流场的流道宽度和高度对PEM电解槽性能的影响。新型螺旋流场设计降低了电解电压和氧气气泡堵塞扩散层空隙的可能性,提高了电解槽运行的稳定性。

摘要：利用非接触的激光PLIF技术测量了在湍流贫燃预混燃烧中的OH自由基分布。以典型煤制合成气真实组分为基础进行工况设计,分为H2含量变化、CO/(CO+CH4)相对比例变化、雷诺数变化和中低热值对比4部分进行实验。通过OH-PLIF信号分析,探讨了H2含量、CO/(CO+CH4)相对比例和雷诺数对燃烧的影响。实验结果表明,雷诺数、H2含量和CO/(CO+CH4)相对比例的变化对合成气燃烧过程都有显著的影响。其中雷诺数的增大和H2含量的增加都加强了OH-PLIF信号强度,即有利于火焰中OH自由基的生成。而CO/(CO+CH4)相对比例的上升,因同时减少了CH4含量,导致OH自由基浓度下降。H2含量的升高和CO/(CO+CH4)相对比例的上升(转折点前)对于火焰行程都有缩短的作用,强化了燃烧。转折点之后CO/(CO+CH4)相对比例的继续上升不利于燃烧。后文对裂解气火焰瞬时图像和火焰面密度的分析印证了上述规律。