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基于气相色谱的质子交换膜燃料电池用氢气中无机组分和总烃的快速分析方法

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天然气工业 2022年第S01期42卷 186-192页

作者：邓凡锋张婷邓文清王维康杨嘉伟姚伟民卢波潘义方正中国测试技术研究院四川省成都市610021 岛津企业管理(中国)有限公司

氢能源作为一种清洁高效、储运方便、来源广泛的二次能源,是应对环境污染和能源危机的理想能源互联媒介。质子交换膜燃料电池汽车是氢能的重要应用场景,作为能量载体的氢气质量的优劣至关重要。CO、CH_(4)、THC、CO_(2)、Ar、O_(2)、He... 详细信息

氢能源作为一种清洁高效、储运方便、来源广泛的二次能源,是应对环境污染和能源危机的理想能源互联媒介。质子交换膜燃料电池汽车是氢能的重要应用场景,作为能量载体的氢气质量的优劣至关重要。CO、CH_(4)、THC、CO_(2)、Ar、O_(2)、He、N_(2)等无机组分和总烃组分是影响质子交换膜燃料电池用氢气质量的关键技术指标,要实现对上述组分的分析采用常规方法需要多台仪器、操作复杂、效率相对较低。为了实现对质子交换膜燃料电池用氢气中无机组分和总烃组分的高效快速分析,通过研究对比国内外分析方法标准的现状与不足,开发了基于热导检测器、火焰离子化检测器和镍转化炉的三阀四柱组合的气相色谱高效快速分析方法。该方法简捷高效,可以在一次进样的前提下,4 min内实现组分的有效分离和准确定性定量分析。实验结果表明:无机组分和总烃组分在各自的浓度范围内相关系数大于0.995,CO、CH_(4)、THC、CO_(2)、Ar、O_(2)、He、N_(2)检出限分别为0.033μmol/mol、0.039μmol/mol、0.039μmol/mol、0.14μmol/mol、0.25μmol/mol、0.32μmol/mol、9.5μmol/mol和1.7μmol/mol,满足了对质子交换膜燃料电池用氢气中无机组分和总烃组分分析的要求,实现了一台分析仪器对质子交换膜燃料电池用氢气中无机组分和总烃组分的高效快速分析,进一步完善了质子交换膜燃料电池用氢气质量的分析方法标准体系。

关键词：质子交换膜燃料电池氢气气相色谱无机组分和总烃组分杂质组分快速分析方法

在线稀释-傅里叶变换红外光谱法用于质子交换膜燃料电池汽车用氢燃料中微痕量杂质组分的快速分析

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分析试验室 2023年第3期42卷 312-318页

作者：邓凡锋邓文清张婷王维康刘洪刚陈林李浩潘义方正中国测试技术研究院成都610021 赛默飞世尔科技(中国)有限公司上海201206

对比研究了国内外质子交换膜燃料电池用H_(2)的质量标准,针对其中的CH_(4),CO_(2),CO,HCHO,HCOOH,NH_(3),HCl等组分,建立了基于高准确度气体标准物质、动态稀释装置和傅里叶变换中红外光谱集成的分析平台。结果表明,CH_(4),CO_(2),CO,HC... 详细信息

对比研究了国内外质子交换膜燃料电池用H_(2)的质量标准,针对其中的CH_(4),CO_(2),CO,HCHO,HCOOH,NH_(3),HCl等组分,建立了基于高准确度气体标准物质、动态稀释装置和傅里叶变换中红外光谱集成的分析平台。结果表明,CH_(4),CO_(2),CO,HCHO,HCOOH,NH_(3),HCl在稀释浓度范围内,各组分的线性关系良好,相关系数R2在0.999以上,各组分的方法检出限分别为0.045,0.040,0.010,0.006,0.009,0.022,0.031μmol/mol;测量系统的组分计算值与理论值的偏差在-6.7%~4.7%范围内,一个月内的日间重复性为2.1%~9.4%。表明建立的测量系统可以满足质子交换膜燃料电池用H_(2)中CH_(4),CO_(2),CO,HCHO,HCOOH,NH_(3),HCl等组分的准确定量和长期稳定分析的需求。

关键词：质子交换膜燃料电池氢气杂质组分傅里叶变换红外光谱在线稀释

氢燃料品质分析中基于临界流锐孔的气体稀释方法

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石油与天然气化工 2023年第5期52卷 102-108,114页

作者：熊华竞范连军王星邓凡锋邓文清王维康中国测试技术研究院四川航天神坤科技有限公司

目的解决国内氢能产业高质量发展中的氢燃料微痕量杂质组分准确分析难题。方法建立了基于临界流锐孔原理的气体稀释方法以适用于氢燃料品质分析,由于氢燃料品质分析中待测样品主组分为氢气而不是氮气,故引入响应因子数学模型,研究了对... 详细信息

目的解决国内氢能产业高质量发展中的氢燃料微痕量杂质组分准确分析难题。方法建立了基于临界流锐孔原理的气体稀释方法以适用于氢燃料品质分析,由于氢燃料品质分析中待测样品主组分为氢气而不是氮气,故引入响应因子数学模型,研究了对不同种类气体的流量影响。结果经实验验证,气体稀释方法的稀释比达到1∶1000以上,稀释比相对扩展不确定度优于1%,实现了动态发生微痕量级(摩尔分数10-9)水平的氢中甲醛、甲烷组分的气体标准物质,其含量测量结果的重复性不大于7%,各稀释含量间线性相关系数R 2大于0.999。结论氮中甲醛和氢中甲醛的分析实验结果验证了响应因子数学模型的可靠性,并且经过响应因子修正后的气体稀释方法可明显提高分析结果的准确性。

关键词：氢燃料气体稀释方法微痕量临界流锐孔响应因子

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天然气能量计量关键技术的探讨

中国测试 2023年第S1期49卷 18-23页

作者：吴岩李海川宋超凡杨嘉伟肖永兵林俊杰邓凡锋国家石油天然气管网集团有限公司西气东输分公司上海200120 成都思创睿智科技有限公司四川成都610052 中国测试技术研究院四川成都610021

天然气是支撑化石燃料最大限度减碳的清洁低碳能源,能量计量相对传统体积、质量计量方式,更能客观公平地反映天然气的价值属性。随着天然气来源的多样性、组成的复杂性,加之能量计量涉及的技术的广泛性、技术难度和数字化、智能化驱动... 详细信息

天然气是支撑化石燃料最大限度减碳的清洁低碳能源,能量计量相对传统体积、质量计量方式,更能客观公平地反映天然气的价值属性。随着天然气来源的多样性、组成的复杂性,加之能量计量涉及的技术的广泛性、技术难度和数字化、智能化驱动的“智慧管网”革命,该文根据国内外能量计量的技术和标准发展现状,针对涉及的mt法、HPPP法、PVTt法不同流量计量方式的原理进行归纳,结合国内国家石油天然气大流量计量站的实际运行情况,总结各方法的技术难点,提出降低计量不确定度的优化措施;针对热值计量中直接法、间接法和关联法及智能化能量计量等关键技术,提出构建基于自主知识产权的零级热量计、气体标准物质、分析仪器的能量计量溯源体系,研发适用复杂气源气体流量、气质组成的智能在线校准方法是今后能量计量发展趋势。

关键词：天然气能量计量流量计量热值计量

烯烃对硫醚低温转化和NiMo催化剂表面组成的影响

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石油与天然气化工 2015年第3期44卷 54-59页

作者：邓凡锋黄星亮曾菁华油天然气股份有限公司天然气应用技术研究所中国石油大学(北京)CNPC催化重点实验室中国石油西南油气田公司物资公司

以Al2O3为载体采用等体积分步浸渍法制备了NiMo/Al2O3催化剂,在固定床反应器上研究了在相对较低的温度(200℃)条件下,烯烃的加入对甲基叔丁基硫醚的加氢转化的影响。实验结果表明,烯烃与硫醚在催化剂表面发生竞争吸附,其加入对硫醚的转... 详细信息

以Al2O3为载体采用等体积分步浸渍法制备了NiMo/Al2O3催化剂,在固定床反应器上研究了在相对较低的温度(200℃)条件下,烯烃的加入对甲基叔丁基硫醚的加氢转化的影响。实验结果表明,烯烃与硫醚在催化剂表面发生竞争吸附,其加入对硫醚的转化有明显的抑制作用。采用SEM电镜,S、C元素分析和X射线光电子能谱对催化剂的表面组成及形态进行表征,发现烯烃使得催化剂表面出现明显的颗粒聚集和结块现象,积碳量增加;同时,导致Ni向催化剂的表面迁移,Mo4+/Mo6+比值减小,Ni 0/Ni 2+比值增大,这均在一定程度上减弱了催化剂的活性。

关键词：烯烃硫醚竞争吸附积碳表面组成镍钼催化剂

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低温选择加氢脱硫醚催化剂的研究

石油化工 2013年第12期42卷 1336-1340页

作者：邓凡锋黄星亮郑向楠秦雪茹中国石油大学(北京)化工学院北京102249 华油天然气股份有限公司研究所四川成都610000

以Al2O3为载体,采用浸渍法制备了多种金属氧化物催化剂,考察了所制备催化剂的低温选择加氢脱硫醚性能。以含1-戊烯和叔丁基甲基硫醚的环己烷模型化合物为原料,考察了单组分、双组分及三组分元素组合对催化剂性能的影响。实验结果表明,M... 详细信息

以Al2O3为载体,采用浸渍法制备了多种金属氧化物催化剂,考察了所制备催化剂的低温选择加氢脱硫醚性能。以含1-戊烯和叔丁基甲基硫醚的环己烷模型化合物为原料,考察了单组分、双组分及三组分元素组合对催化剂性能的影响。实验结果表明,Mo系和W系双组分催化剂的选择加氢脱硫醚的性能明显优于单组分催化剂;经过适当组合的三组分催化剂的选择加氢脱硫醚的性能有所改变,其中以NiMoZn/Al2O3催化剂的选择加氢脱硫醚性能最好。以FCC全馏分汽油为原料,对NiMoZn/Al2O3催化剂进行150 h的长周期实验,在氢压1.5 MPa、温度200℃、液态空速4 h-1、氢油体积比100的条件下,异戊二烯完全脱除,叔丁基甲基硫醚转化率维持在80%左右,单烯几乎不加氢饱和,且有一定的单烯异构。

关键词：选择加氢脱硫醚催化剂叔丁基甲基硫醚 FCC汽油

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FCC选择性加氢脱硫工艺的改进思路

FCC选择性加氢脱硫工艺的改进思路

低温选择加氢脱硫醚催化剂NiMoZn/Al_2O_3中Zn的作用

中国化学会第28届学术年会

作者：邓凡锋中国石油大学(北京)

随着人们对于化石燃料的需求和环保法规的日益严格,对于油品,特别是汽油的标准提出了更高的要求。北京将要实行与欧Ⅴ相当的汽油标准,即要求汽油中的硫含量小于10ppm。而我国特殊的商品汽油组成决定了对FCC汽油进行选择性加氢是一条降... 详细信息

随着人们对于化石燃料的需求和环保法规的日益严格,对于油品,特别是汽油的标准提出了更高的要求。北京将要实行与欧Ⅴ相当的汽油标准,即要求汽油中的硫含量小于10ppm。而我国特殊的商品汽油组成决定了对FCC汽油进行选择性加氢是一条降硫保持辛烷值的有效道路。本文介绍了目前国内外的主要的选择性加氢脱硫工艺—OCT-M工艺,RSDS工艺,Prime-G+工艺,对于三种工艺的主要工艺流程和操作参数进行分析。指出三种工艺各自的优缺点,并且提出了改进的方案。

关键词： FCC汽油选择性加氢脱硫辛烷值

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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化工进展 2015年第8期34卷 3044-3048页

作者：邓凡锋黄星亮于晨侯亚博曾菁华油天然气股份有限公司天然气应用技术研究所四川成都610100 中国石油大学(北京)化工学院北京102249 中国石油西南油气田公司物资公司四川成都610031

以Al2O3作为载体,采用等体积浸渍法制备了多种不同的金属氧化物催化剂,考察其低温选择加氢脱硫醚活性。以1-戊烯和叔丁基甲基硫醚的环己烷模型化合物为反应原料,考察助剂的添加对Ni Mo/Al2O3催化剂性能的影响,并筛选出选择加氢脱硫活性... 详细信息

以Al2O3作为载体,采用等体积浸渍法制备了多种不同的金属氧化物催化剂,考察其低温选择加氢脱硫醚活性。以1-戊烯和叔丁基甲基硫醚的环己烷模型化合物为反应原料,考察助剂的添加对Ni Mo/Al2O3催化剂性能的影响,并筛选出选择加氢脱硫活性最优的催化剂;接着以FCC全馏分汽油进行150h的长周期实验考察最优催化剂的性能;通过SEM、XRD、H2-TPR、C4H4S-TPD、硫碳分析对催化剂进行了表征。实验结果表明:经过适当组合的三组分催化剂的选择加氢脱硫醚的性能有所改变,其中以Ni Mo Zn/Al2O3催化剂的选择加氢脱硫醚性能最好,并在长周期试验中表现出很好的活性和稳定性。表征结果证实Zn的加入起到了分相作用,促进Ni O向表面迁移;降低活性组分与载体间的强相互作用,有利于组分的还原;适宜的Zn含量有利于催化剂表面的活性相均匀分布;Zn促进催化剂对硫化物的吸附。

关键词：加氢脱硫催化剂载体吸附作用 Zn的作用表征

车用燃料氢气中杂质组分分析方法标准化现状与探讨——以质子交换膜燃料电池汽车为例

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天然气工业 2021年第4期41卷 115-123页

作者：潘义邓凡锋王维康杨嘉伟张婷林俊杰龙舟姚伟民方正中国测试技术研究院 600021 四川大学分析测试中心岛津企业管理(中国)有限公司

作为氢燃料电池的能量来源,氢气的纯度及杂质含量都极大地影响着电池的寿命、效率和安全等性能,准确测定燃料氢气的纯度和杂质含量是极其重要的。为此,阐述了现行质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气产品标准所涉及的水分、总烃、氧、氦... 详细信息

作为氢燃料电池的能量来源,氢气的纯度及杂质含量都极大地影响着电池的寿命、效率和安全等性能,准确测定燃料氢气的纯度和杂质含量是极其重要的。为此,阐述了现行质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气产品标准所涉及的水分、总烃、氧、氦、氮、氩、一氧化碳、二氧化碳、总硫、甲醛、甲酸、氨、总卤化物和颗粒物等14类杂质组成的各种分析方法的原理、适应性、方法优缺点和研究进展,并进行了比较分析。研究结果表明:①直接采用露点法、电子法、石英晶体振荡法和光腔衰荡光谱法等现行国家标准方法测量水分;②采用配备热导检测器、火焰离子化检测器和甲烷转化炉组合的气相色谱仪,并设计多阀多柱流程可以实现一台气相色谱仪测量总烃及无机杂质组分;③采用低温富集技术与带硫化学发光检测器的气相色谱仪联用的方法进行氢气中总硫的准确测量;④采用预富集技术和傅里叶变换红外光谱仪或者气相色谱—质谱仪器联用的方式测量甲醛和甲酸组分;⑤采用傅里叶变换红外光谱、光腔衰荡光谱等原理的分析仪器测量氨;⑥现有国家标准方法还无法满足总卤化物参数的检测要求,亟需开展方法研究,实现在一套分析仪器上完成有机和无机卤化物的全卤素分析;⑦采用装有聚四氟乙烯的耐高压过滤器的方法进行氢气中颗粒物的在线取样测量。进而提出建议:①对氢气中杂质的来源和组分根据制氢工艺不同划分为型式检验项目和出厂检验项目,在保证质量的前提下节约质检费用;②加大光腔衰荡光谱、光声光谱等新型检测原理分析仪器核心器件国产化力度,尽快建立拥有自主知识产权的燃料电池用氢质量分析方法标准体系,以降低检验成本、提高检测效率。

关键词：质子交换膜燃料电池氢气杂质组分分析方法适应性分析仪器标准化