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Cycle performance of Cu-based oxygen carrier based on a chemical-looping combustion process

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Journal of Energy Chemistry 2016年第1期25卷 101-109页

作者： Xiaoming Zheng Lixin Che Yanqiong Hao qingquan su School of Mechanical Engineering University of Science and Technology Beijing Beijing 100083 China Beijing Gas Group Research Institute Beijing 100011 China Beijing Engineering Research Center for Energy Saving and Environmental Protection University of Science and Technology Beijing Beijing 100083 China

The cycle life of oxygen carrier（OC） is crucial to the practical applications of chemical looping combustion（CLC）. Cycle performance of Cu/SiO2 prepared with a mechanical mixing method was evaluated based on a CLC process characterized with an added methane steam reforming step. The Cu/SiO2 exhibited high redox reactivity in the initial cycles, while the performance degraded with cycle number. Through characterization of the degraded Cu/SiO2, the performance degradation was mainly caused by the secondary particles＇ fragmentation and the fine particles＇ local agglomeration, which worsened the distribution and diffusion of the reactive gases in the packed bed. A regeneration method of the degraded OC based on re-granulation has been proposed, and its mechanism has been illustrated. With this method, the performance of the degraded OC through 420 redox cycles was recovered to a level close to the initial one.

关键词： Chemical-looping combustion Cu-based oxygen carrier Cycle life

CO removal by two-stage methanation for polymer electrolyte fuel cell

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Journal of Natural Gas Chemistry 2008年第4期17卷 359-364页

作者： Zhiyuan Li Wanliang Mi Juan Gong Zhenlong Lu Lihao Xu qingquan su Department of Thermal Science and Energy Engineering School of Mechanical Engineering University of Science and Technology Beijing Beijing 100083 China

In order to remove CO to achieve lower CO content of below 10 ppm in the CO removal step of reformer for polymer electrolyte fuel cell （PEFC） co-generation systems, CO preferential methanation under various conditions were studied in this paper. Results showed that, with a single kind of catalyst, it was difficult to reach both CO removal depth and CO2 conversion ratio of below 5%. Thus, a two-stage methanation process applying two kinds of catalysts is proposed in this study, that is, one kind of catalyst with relatively low activity and high selectivity for the first stage at higher temperature, and another kind of catalyst with relatively high activity and high selectivity for the second stage at lower temperature. Experimental results showed that at the first stage CO content was decreased from 1% to below 0.1% at 250-300 ℃, and at the second stage to below 10 ppm at 150-185 ℃. CO2 conversion was kept less than 5%, At the same time, influence of inlet CO content and GHSV on CO removal depth was also discussed in this paper.

关键词： preferential methanation two-stage CO removal PEFC conversion ratio

A 10kW-scale Distributed Power Plant of Natural Gas-Proton Exchange Membrane Fuel Cell

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Chinese Journal of Chemical Engineering 2010年第6期18卷 988-994页

作者： BAO Cheng su qingquan MI Wanliang LI Zhiyuan HI Quan JI Zhonghua LIU Zhixiang MAO Zongqiang Department of Thermal Science and Energy Engineering School of Mechanical Engineering University of Science& Technology Beijing Beijing 100083 China Hanergy Technology Co. Ltd. Beijing 102209 China Institute of Nuclear and New Energy Technology Tsinghua University Beijing 100084 China

A 10 kW-scale natural gas fueled proton exchange membrane fuel cell(PEMFC) distributed power plant is presented in this paper,which is designed for cogeneration of power and heat. With homemade catalysts for CO removal in a two-stage methanation process and integrated reactor in the fuel processing system,the reformed fuel with CO molar fraction less than 10-5 is obtained for the fuel cell stack. Based on Matlab/Simulink/Stateflow and xPC Target platform,a rapid control prototype(RCP) is developed for real-time condition management,signal tracking and parameter tuning,data storing,and man-machine interaction. In a typical running with 4.3 kW stack power,the hydrogen production efficiency,gross power generation efficiency and heat recovery efficiency approach to 76%,41% and 50%,respectively. The peak stack power reaches 7.3 kW. Though there is still considerable dis-tance to long-term operation at 10 kW-scale net power generation,it is a milestone for the PEMFC-based stationary application in China.

关键词： proton exchange membrane fuel cell natural gas 10kW-scale power plant two-stage methanation xPC-based rapid control prototype

LiBr-[BMIM]Cl/H_2O工质对的饱和蒸气压、结晶温度和腐蚀性

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化工学报 2016年第4期67卷 1110-1116页

作者：罗春欢张渊苏庆泉北京科技大学机械工程学院北京100083 北京科技大学北京市高校节能与环保工程研究中心北京100083

为了解决LiB r/H_2O工质对易结晶和腐蚀性强的问题,提出了Li Br^-[BMIM]Cl/H_2O和LiB r-[BMIM]Br/H_2O新型工质对,研究了离子液体[BMIM]Cl和[BMIM]Br对LiB r/H_2O结晶温度和饱和蒸气压的影响。对质量比为2.5的LiB r-IL(ionic liquids)/H_2O的饱和蒸气压、结晶温度和腐蚀性进行了测定并与LiB r/H_2O的进行了比较,结果表明[BMIM]Cl/H_2O和[BMIM]Br/H_2O的饱和蒸气压与质量分数低8%~9%的LiB r/H_2O的饱和蒸气压基本相同。在常用工作浓度范围内,LiB r-[BMIM]Cl/H_2O的结晶温度比相同吸收能力的LiB r/H_2O的低约30℃。在相同的腐蚀条件下,LiB r-[BMIM]Cl/H_2O对碳钢的腐蚀性明显小于LiB r/H_2O,对紫铜的腐蚀性与LiB r/H_2O的基本相同。因此,采用LiB r-[BMIM]Cl/H_2O作为替代工质对具有一定的应用潜力。

关键词：工质对离子液体饱和蒸气压结晶温度腐蚀

天然气复合三元脱硫剂Cu-Zn-Ni/Al_2O_3性能的实验研究

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石油炼制与化工 2011年第9期42卷 56-59页

作者：张烨苏庆泉北京科技大学热科学与能源工程系北京100083

用共沉淀法加浸渍法制成Ni含量分别为0,5%,10%的Cu-Zn-Ni/Al2O3复合三元脱硫剂,通过天然气脱硫实验,研究了它们的脱硫性能。实验结果表明:合适的Ni含量会增强Cu-Zn-Ni/Al2O3脱硫剂的精脱硫性能,并且随着温度的升高,脱硫性能逐渐增强,最... 详细信息

用共沉淀法加浸渍法制成Ni含量分别为0,5%,10%的Cu-Zn-Ni/Al2O3复合三元脱硫剂,通过天然气脱硫实验,研究了它们的脱硫性能。实验结果表明:合适的Ni含量会增强Cu-Zn-Ni/Al2O3脱硫剂的精脱硫性能,并且随着温度的升高,脱硫性能逐渐增强,最终会趋于稳定。5%Ni含量的Cu-Zn-Ni/Al2O3脱硫剂性能最优,在285℃、空速分别为400,1 200,2 400h-1条件下分别达到5,5,6Lμ/m3的脱硫深度。空速为400、1 200h-1时,不含Ni脱硫剂的脱硫性能优于含Ni 10%脱硫剂;空速为2 400h-1时,含Ni 10%脱硫剂的脱硫性能优于不含Ni脱硫剂。

关键词：三元脱硫剂精脱硫镍含量天然气

稀土镱助剂及制备方法对镍基催化剂天然气水蒸气重整性能的影响

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化工学报 2011年第4期62卷 953-961页

作者：徐立昊米万良苏庆泉北京科技大学机械工程学院热科学与能源工程系北京100083

着重考察了稀土助剂Yb及两种浸渍制备法(共浸渍和分步浸渍)对Ni/γ-Al2O3型重整催化剂的活性、抗积炭性以及抗烧结性的影响,并与稀土助剂La、Ce进行了比较,进而通过催化剂的BET、XRD、TPR、H2化学吸附、TG表征,对其影响机理进行了讨论... 详细信息

着重考察了稀土助剂Yb及两种浸渍制备法(共浸渍和分步浸渍)对Ni/γ-Al2O3型重整催化剂的活性、抗积炭性以及抗烧结性的影响,并与稀土助剂La、Ce进行了比较,进而通过催化剂的BET、XRD、TPR、H2化学吸附、TG表征,对其影响机理进行了讨论。实验结果表明:添加稀土助剂能够有效提高活性金属Ni的分散度,从而提高其催化活性,同时还提高了抗积炭以及抗烧结性能,共浸渍法使活性金属Ni较难还原,影响了催化剂的低温活性。活性强化效果从大到小的顺序为Yb>Ce>La,而抗积炭性能强化效果由强到弱的顺序为Ce>Yb>La。Yb助剂改性的Ni/γ-Al2O3重整催化活性优于德国南方化学与四川亚联两种Ni系商业重整催化剂。

关键词：天然气水蒸气重整 Ni/γ-Al2O3系催化剂稀土助剂Yb 表征

基于吸收式制冷循环的CaCl2-LiCl/H2O工质对研究

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化工学报 2019年第9期70卷 3483-3494页

作者：李艺群罗春欢李娜苏庆泉北京科技大学能源与环境工程学院北京100083 北京科技大学节能与环保北京高校工程研究中心北京100083 国网节能服务有限公司北京100083

利用低品位的太阳能热、地热或者工业领域低温余热废热进行吸收式制冷是实现节能减排的一个有效途径。对具有良好制冷吸收特性的工质对CaCl2-LiCl/H2O进行了实验研究,通过测定不同质量比的CaCl2-LiCl/H2O溶液的饱和蒸气压,得出了CaCl2与... 详细信息

利用低品位的太阳能热、地热或者工业领域低温余热废热进行吸收式制冷是实现节能减排的一个有效途径。对具有良好制冷吸收特性的工质对CaCl2-LiCl/H2O进行了实验研究,通过测定不同质量比的CaCl2-LiCl/H2O溶液的饱和蒸气压,得出了CaCl2与LiCl的质量比为2∶1的工质对即CaCl2-LiCl(2∶1)/H2O的制冷吸收特性最佳。CaCl2-LiCl(2∶1)/H2O与常规的工质对LiBr/H2O相比,在大幅降低工质对成本的同时,在同一制冷工况下所需驱动热源温度即发生温度降低了5.8℃,而制冷COP提高0.041,?效率提高0.052。还系统测定了CaCl2-LiCl(2∶1)/H2O的结晶温度、密度、黏度、比热容、比焓以及腐蚀性。结果表明,相较于其他几种以CaCl2为主要成分的工质对,CaCl2-LiCl(2∶1)/H2O具有较低的黏性,且对碳钢和紫铜的腐蚀性也较小,可满足实际工程应用的要求。

关键词：吸收式制冷制冷吸收特性工质对结晶黏度腐蚀

CaCl2-LiBr-LiNO3-KNO3/H2O工质对的热物性和腐蚀性

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过程工程学报 2018年第4期18卷 764-768页

作者：李娜罗春欢苏庆泉北京科技大学能源与环境工程学院北京100083 北京科技大学节能与环保北京高校工程研究中心北京100083

提出CaCl_2-Li Br-Li NO3-KNO3（质量比16.2：2：2：1）/H2O新型工质对,测定了其结晶温度和饱和蒸汽压,并与Li Br/H2O进行比较,采用浸泡法测定了碳钢、316L不锈钢和紫铜在CaCl_2-Li Br-Li NO3-KNO3/H2O中的腐蚀速率.结果表明,CaCl_2-Li ... 详细信息

提出CaCl_2-Li Br-Li NO3-KNO3（质量比16.2：2：2：1）/H2O新型工质对,测定了其结晶温度和饱和蒸汽压,并与Li Br/H2O进行比较,采用浸泡法测定了碳钢、316L不锈钢和紫铜在CaCl_2-Li Br-Li NO3-KNO3/H2O中的腐蚀速率.结果表明,CaCl_2-Li Br-Li NO3-KNO3/H2O作为工质对用于太阳能单级吸收式制冷循环时,在相同制冷工况下,其太阳能集热温度比Li Br/H2O工质对降低6.2℃,316L不锈钢和紫铜的腐蚀性非常小,可满足实际工程应用要求.

关键词：太阳能吸收式制冷工质对结晶温度饱和蒸汽压

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钙基半干法燃煤烟气脱硫技术的影响因素

环境工程学报 2022年第4期16卷 1248-1255页

作者：付瑞超罗春欢苏庆泉北京科技大学能源与环境工程学院北京100083 北京冶金工业节能减排重点实验室北京100083

半干法烟气脱硫技术因具有耗水量少、产物易处理等特点而备受关注。基于固定床反应器研究了反应温度、脱硫剂Ca(OH)_(2)颗粒粒径、反应空速及烟气中水蒸气体积分数对Ca(OH)_(2)脱硫性能的影响。结果表明,Ca(OH)_(2)颗粒粒径的减小、反... 详细信息

半干法烟气脱硫技术因具有耗水量少、产物易处理等特点而备受关注。基于固定床反应器研究了反应温度、脱硫剂Ca(OH)_(2)颗粒粒径、反应空速及烟气中水蒸气体积分数对Ca(OH)_(2)脱硫性能的影响。结果表明,Ca(OH)_(2)颗粒粒径的减小、反应空速的降低、烟气中水蒸气体积分数的提高及低反应温度等因素,有利于SO_(2)的脱除、Ca(OH)_(2)利用率的提高及Ca/S的降低。当Ca(OH)_(2)颗粒的平均粒径为0.58 mm、反应空速为2500 h^(−1)、模拟烟气中水蒸气体积分数为12%、反应温度为55℃时,可获得最佳脱硫效果。在SO_(2)穿透浓度35 mg·Nm^(−3)下,Ca(OH)_(2)的利用率可达到71.3%,此时Ca/S为1.4。在上述条件下,SO_(2)达到穿透浓度时,通过实施脉冲增湿可使穿透时间延长、Ca(OH)_(2)利用率进一步提升至75.7%。本研究结果可为半干法脱硫工艺的改进提供参考。

关键词：烟气脱硫固定床半干法脱硫剂Ca(OH)_(2) 脉冲增湿

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