太陽能驅(qū)動的生物質(zhì)超臨界水氣化制氫系統(tǒng)的優(yōu)化研究

【摘要】：氫能具有能量密度大、利用效率高、儲存運輸性能好、對環(huán)境零污染等一系列的優(yōu)點，被公認是新一代的理想能源。氫經(jīng)濟的真正實現(xiàn)，需要解決的關(guān)鍵問題是高效低成本制氫。以“零排放”的生物質(zhì)和水為原料，借助可再生的太陽能提供熱量，這一制氫過程有望真正實現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展，其研究具有重要的戰(zhàn)略意義和社會價值。 本文基于不同用能系統(tǒng)整合和能量的綜合梯級利用的思路，對太陽能高溫熔鹽相變換熱系統(tǒng)和生物質(zhì)超臨界水氣化制氫系統(tǒng)進行研究，通過對制氫流程的分析比較，得到太陽能驅(qū)動的生物質(zhì)超臨界水氣化制氫系統(tǒng)中，蓄熱罐與反應(yīng)器獨立的耦合系統(tǒng)，其綜合性能最優(yōu)；進而，通過分析預(yù)熱過程對制氫產(chǎn)物和能量利用率的影響，得到系統(tǒng)中增設(shè)預(yù)熱過程，有利于太陽能和生物質(zhì)能向氫能的轉(zhuǎn)化；最后，選用模型生物質(zhì)葡萄糖以及原生生物質(zhì)玉米芯作為代表性生物質(zhì)，進一步研究了有預(yù)熱過程的制氫系統(tǒng)中，溫度、濃度、壓力、催化劑、流量等操作參數(shù)，對產(chǎn)物成分、產(chǎn)氫量、氣化率等性能的影響。 本文針對太陽能驅(qū)動的生物質(zhì)超臨界水氣化制氫耦合系統(tǒng)，比較得出了較為合理的反應(yīng)流程，所得結(jié)論對太陽能驅(qū)動的生物質(zhì)超臨界水制氫的設(shè)計和應(yīng)用具有一定的理論指導(dǎo)價值。 【關(guān)鍵詞】：超臨界水 生物質(zhì)氣化 制氫 太陽能
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TQ116.2
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 緒論9-21
• 1.1 研究背景9-13
• 1.1.1 氫能9-10
• 1.1.2 太陽能10-11
• 1.1.3 生物質(zhì)能的優(yōu)勢及其利用技術(shù)11-12
• 1.1.4 超臨界水的性質(zhì)及特點12-13
• 1.2 太陽能制氫的研究現(xiàn)狀13-19
• 1.2.1 太陽能制氫的國外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.2 太陽能制氫的國內(nèi)研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容19-21
• 2 熱力學(xué)計算分析方法21-29
• 2.1 能量分析方法21-24
• 2.2 三種用能系統(tǒng)分析方法的對比24-25
• 2.3 熱力學(xué)性質(zhì)的計算方法25-29
• 3 太陽能熱驅(qū)動生物質(zhì)超臨界水氣化制氫系統(tǒng)29-40
• 3.1 聚光系統(tǒng)29
• 3.2 蓄熱傳熱系統(tǒng)29-33
• 3.2.1 無蓄熱罐的系統(tǒng)29-30
• 3.2.2 蓄熱罐與反應(yīng)器一體的系統(tǒng)30-31
• 3.2.3 蓄熱罐與反應(yīng)器獨立的系統(tǒng)31-32
• 3.2.4 三種方案的比較32-33
• 3.3 生物質(zhì)超臨界水氣化制氫系統(tǒng)33-35
• 3.3.1 無預(yù)熱過程的制氫系統(tǒng)33
• 3.3.2 有預(yù)熱過程的制氫系統(tǒng)33-35
• 3.4 反應(yīng)器型式比較35-38
• 3.4.1 反應(yīng)器類型35-37
• 3.4.2 超臨界水氣化反應(yīng)器型式37-38
• 3.5 本章小結(jié)38-40
• 4 生物質(zhì)超臨界水氣化制氫的熱力學(xué)分析40-47
• 4.1 預(yù)熱過程對制氫產(chǎn)物的影響41-42
• 4.2 預(yù)熱過程對制氫過程燃料效率及燃料火用效率的影響42-45
• 4.3 本章小結(jié)45-47
• 5 太陽能驅(qū)動葡萄糖超臨界水氣化制氫過程的熱力學(xué)分析47-58
• 5.1 溫度對葡萄糖超臨界水氣化制氫過程的影響47-49
• 5.2 濃度對葡萄糖超臨界水氣化制氫過程的影響49-52
• 5.3 壓力對葡萄糖超臨界水氣化制氫過程的影響52-54
• 5.4 催化劑對葡萄糖超臨界水氣化制氫過程的影響54-56
• 5.5 本章小結(jié)56-58
• 6 太陽能驅(qū)動玉米芯超臨界水氣化制氫過程的熱力學(xué)分析58-67
• 6.1 溫度對玉米芯超臨界水氣化制氫過程的影響58-60
• 6.2 濃度對玉米芯超臨界水氣化制氫過程的影響60-63
• 6.3 流量對玉米芯超臨界水氣化制氫過程的影響63-65
• 6.4 本章小結(jié)65-67
• 全文總結(jié)67-68
• 致謝68-69
• 參考文獻69-75
• 發(fā)表的論文及科研情況75

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