太阳能驱动的生物质超临界水气化制氢系统的优化研究

【摘要】：氢能具有能量密度大、利用效率高、储存运输性能好、对环境零污染等一系列的优点，被公认是新一代的理想能源。氢经济的真正实现，需要解决的关键问题是高效低成本制氢。以“零排放”的生物质和水为原料，借助可再生的太阳能提供热量，这一制氢过程有望真正实现能源的可持续发展，其研究具有重要的战略意义和社会价值。 本文基于不同用能系统整合和能量的综合梯级利用的思路，对太阳能高温熔盐相变换热系统和生物质超临界水气化制氢系统进行研究，通过对制氢流程的分析比较，得到太阳能驱动的生物质超临界水气化制氢系统中，蓄热罐与反应器独立的耦合系统，其综合性能最优；进而，通过分析预热过程对制氢产物和能量利用率的影响，得到系统中增设预热过程，有利于太阳能和生物质能向氢能的转化；最后，选用模型生物质葡萄糖以及原生生物质玉米芯作为代表性生物质，进一步研究了有预热过程的制氢系统中，温度、浓度、压力、催化剂、流量等操作参数，对产物成分、产氢量、气化率等性能的影响。 本文针对太阳能驱动的生物质超临界水气化制氢耦合系统，比较得出了较为合理的反应流程，所得结论对太阳能驱动的生物质超临界水制氢的设计和应用具有一定的理论指导价值。 【关键词】：超临界水 生物质气化 制氢 太阳能
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TQ116.2
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 研究背景9-13
• 1.1.1 氢能9-10
• 1.1.2 太阳能10-11
• 1.1.3 生物质能的优势及其利用技术11-12
• 1.1.4 超临界水的性质及特点12-13
• 1.2 太阳能制氢的研究现状13-19
• 1.2.1 太阳能制氢的国外研究现状13-16
• 1.2.2 太阳能制氢的国内研究现状16-19
• 1.3 本文主要研究内容19-21
• 2 热力学计算分析方法21-29
• 2.1 能量分析方法21-24
• 2.2 三种用能系统分析方法的对比24-25
• 2.3 热力学性质的计算方法25-29
• 3 太阳能热驱动生物质超临界水气化制氢系统29-40
• 3.1 聚光系统29
• 3.2 蓄热传热系统29-33
• 3.2.1 无蓄热罐的系统29-30
• 3.2.2 蓄热罐与反应器一体的系统30-31
• 3.2.3 蓄热罐与反应器独立的系统31-32
• 3.2.4 三种方案的比较32-33
• 3.3 生物质超临界水气化制氢系统33-35
• 3.3.1 无预热过程的制氢系统33
• 3.3.2 有预热过程的制氢系统33-35
• 3.4 反应器型式比较35-38
• 3.4.1 反应器类型35-37
• 3.4.2 超临界水气化反应器型式37-38
• 3.5 本章小结38-40
• 4 生物质超临界水气化制氢的热力学分析40-47
• 4.1 预热过程对制氢产物的影响41-42
• 4.2 预热过程对制氢过程燃料效率及燃料火用效率的影响42-45
• 4.3 本章小结45-47
• 5 太阳能驱动葡萄糖超临界水气化制氢过程的热力学分析47-58
• 5.1 温度对葡萄糖超临界水气化制氢过程的影响47-49
• 5.2 浓度对葡萄糖超临界水气化制氢过程的影响49-52
• 5.3 压力对葡萄糖超临界水气化制氢过程的影响52-54
• 5.4 催化剂对葡萄糖超临界水气化制氢过程的影响54-56
• 5.5 本章小结56-58
• 6 太阳能驱动玉米芯超临界水气化制氢过程的热力学分析58-67
• 6.1 温度对玉米芯超临界水气化制氢过程的影响58-60
• 6.2 浓度对玉米芯超临界水气化制氢过程的影响60-63
• 6.3 流量对玉米芯超临界水气化制氢过程的影响63-65
• 6.4 本章小结65-67
• 全文总结67-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-75
• 发表的论文及科研情况75

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