硫碘制氫中碘化氫均相及活性炭灰分催化分解機(jī)理分析.pdf

1、氫氣來(lái)源豐富且在燃燒過(guò)程中不產(chǎn)生溫室氣體，是一種理想的能源載體，因此大規(guī)模產(chǎn)氫技術(shù)的研發(fā)受到多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的重視，熱化學(xué)硫碘循環(huán)水制氫就是其中之一。熱化學(xué)硫碘制氫技術(shù)包括3個(gè)反應(yīng):Bunsen反應(yīng): xI2+SO2+2H2O=2HIx+H2SO4HI分解過(guò)程:2HI=H2+I2H2SO4分解過(guò)程:2H2SO4=2SO2+2H2O+O2
　　 其中HI的分解反應(yīng)是整個(gè)循環(huán)中唯一的產(chǎn)氫步驟，其分解率直接影響到系統(tǒng)的熱效率和產(chǎn)氫速率。

2、目前對(duì)HI分解的研究主要側(cè)重于穩(wěn)定性催化劑的研制，但在不加催化劑時(shí)的均相反應(yīng)卻研究較少。本文建立了有水有碘存在下的HI均相分解模型，利用熱力學(xué)模擬軟件Fact Sage驗(yàn)證了該機(jī)理在模擬熱力學(xué)平衡分解率的正確性，通過(guò)控制實(shí)驗(yàn)中氫碘酸流量來(lái)控制反應(yīng)時(shí)間來(lái)驗(yàn)證該機(jī)理預(yù)測(cè)動(dòng)力學(xué)分解率時(shí)的正確性。綜合熱力學(xué)結(jié)果和動(dòng)力學(xué)結(jié)果，此機(jī)理能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)有水有碘存在時(shí)的HI分解率。
　　 含水HI分解結(jié)果顯示:氫碘酸中的水分在低溫段抑制HI的分解，

3、在高溫段促進(jìn)HI的分解。停留時(shí)間對(duì)HI分解率的影響受反應(yīng)溫度的制約，即在較低溫度下，停留時(shí)間延長(zhǎng)能夠直接促進(jìn)HI的分解，但隨著溫度的上升，停留時(shí)間的重要性弱化，HI能夠在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到平衡分解率。敏感性分析顯示，反應(yīng)HI+HI=H2+I2是H2生成的主要途徑。
　　 含碘HI分解結(jié)果顯示:氫碘酸中的碘在整個(gè)溫度范圍內(nèi)都會(huì)抑制HI的分解。停留時(shí)間0.2s，在HI/I2之比相同時(shí)，HI/I2氣體的分解率在600-850℃內(nèi)高于HI

4、/H2O/I2的分解率，但在850-1000℃內(nèi)低于HI/H2O/I2的分解率。停留時(shí)間的重要性同樣受反應(yīng)溫度的制約，隨溫度的升高而弱化在HI分解中的作用。環(huán)境壓力的增加盡管不能提高熱力學(xué)平衡分解率，但卻能促進(jìn)HI的動(dòng)力學(xué)分解率。敏感性分析顯示，反應(yīng)HI+H=H2+I在高溫段成為主要的產(chǎn)氫途徑。
　　 活性炭灰分催化活性顯示，灰分催化效果較弱，活性炭中起主要催化作用的是碳骨架或某種官能團(tuán)，灰分中的活性成分可能為正長(zhǎng)石晶相、鈉長(zhǎng)石