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化学链燃烧中H_2S对NiFe_2O_4氧载体活性的影响机理

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化工学报 2017年第3期68卷 1163-1169页

作者：戴金鑫刘晶刘丰华中科技大学煤燃烧国家重点实验室湖北武汉430074

采用密度泛函理论方法研究H_2S与NiFe_2O_4(001)完整表面和氧缺陷表面的相互作用机理。结果表明,H_2S在NiFe_2O_4氧载体表面Ni原子位的吸附能比其在Fe原子位的吸附能大。氧缺陷的形成会使H_2S在氧载体表面金属原子位的吸附能增大,并且N... 详细信息

采用密度泛函理论方法研究H_2S与NiFe_2O_4(001)完整表面和氧缺陷表面的相互作用机理。结果表明,H_2S在NiFe_2O_4氧载体表面Ni原子位的吸附能比其在Fe原子位的吸附能大。氧缺陷的形成会使H_2S在氧载体表面金属原子位的吸附能增大,并且Ni原子位吸附H_2S的吸附能增加更为明显。因而,NiFe_2O_4氧载体表面的Ni原子位是H_2S的主要吸附位。同时采用热力学方法进一步研究含H_2S的合成气与NiFe_2O_4氧载体之间的反应,发现H_2S与氧载体的反应产物与氧载体的还原程度密切相关。由于铁氧化物的深度还原过程受到热力学限制,H_2S与NiFe_2O_4氧载体反应的主要产物为Ni_3S_2。密度泛函理论方法与热力学方法研究结果均表明H_2S倾向于与Ni Fe_2O_4氧载体中Ni发生相互作用,这将对NiFe_2O_4氧载体的反应性能产生不利影响。

关键词：二氧化碳捕集化学链燃烧 NiFe2O4 H2S 密度泛函理论吸附热力学

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化学链燃烧技术中载氧体的最新研究进展

现代化工 2008年第9期28卷 27-32页

作者：刘杨先张军盛昌栋张永春袁士杰东南大学能源与环境学院江苏南京210096

介绍了化学链燃烧(CLC)技术的基本概念,指出了其具有在燃烧过程中捕获高浓度CO2,同时消除大气污染物(NOx)等优点。载氧体的性能对其应用非常关键。总结了该领域最近几年新开发的单金属氧化物、复合金属氧化物以及非金属氧化物载氧体的... 详细信息

介绍了化学链燃烧(CLC)技术的基本概念,指出了其具有在燃烧过程中捕获高浓度CO2,同时消除大气污染物(NOx)等优点。载氧体的性能对其应用非常关键。总结了该领域最近几年新开发的单金属氧化物、复合金属氧化物以及非金属氧化物载氧体的最新研究进展。对具有广泛应用前景的固体燃料化学链燃烧技术及其合适的载氧体做了综述。最后,对化学链燃烧技术中与载氧体相关的重点问题做了展望。

关键词：化学链燃烧二氧化碳捕获载氧体复合金属氧化物非金属氧化物固体燃料

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化学链燃烧中赤泥载氧体的体相氧迁移动力学

工程热物理学报 2022年第8期43卷 2064-2071页

作者：孔庆峰邱宇曾德望肖睿东南大学能源热转换及其过程测控教育部重点实验室南京210096

体相氧迁移过程被认为是化学链反应中的限速步骤,对体相氧迁移过程的研究有助于载氧体的开发与反应器的设计。然而,气固两相反应受到气体在固体产物层内扩散的影响,很难获得准确的本征体相氧迁移动力学结果。本文提出了一种排除气体扩... 详细信息

体相氧迁移过程被认为是化学链反应中的限速步骤,对体相氧迁移过程的研究有助于载氧体的开发与反应器的设计。然而,气固两相反应受到气体在固体产物层内扩散的影响,很难获得准确的本征体相氧迁移动力学结果。本文提出了一种排除气体扩散影响的方法,使用YSZ氧传导膜抑制还原性气体的内扩散,将气体扩散过程与体相氧迁移过程解耦。基于质量守恒定律和菲克第二定律构建赤泥载氧体体相氧迁移过程的数学模型,并通过模型求解得到体相氧迁移过程的动力学方程。研究结果表明:YSZ氧传导膜能将还原性气体的内扩散和载氧体体相氧迁移过程解耦,赤泥载氧体本征体相氧迁移过程的活化能为77.32kJ/mol,指前因子为7.98×10^(-7)m^(2)·s。

关键词：化学链燃烧体相氧迁移本征动力学菲克第二定律

化学链燃烧中煤灰原位改性对钙基载氧体炭沉积的影响

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化工进展 2024年第8期43卷 4253-4261页

作者：梁国威金晶董波侯封校上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流与传热重点实验室上海200093 中北大学能源与动力工程学院山西太原030051

在流化床中利用准东煤灰负载在钙基载氧体上,对钙基载氧体进行原位改性,从而制备改性的CaSO_(4)-Ash复合载氧体。借助TG-MS实验中的CO_(2)离子流量强度曲线,考察准东煤灰负载量对载氧体还原反应过程中炭沉积特性的影响规律,并通过固固... 详细信息

在流化床中利用准东煤灰负载在钙基载氧体上,对钙基载氧体进行原位改性,从而制备改性的CaSO_(4)-Ash复合载氧体。借助TG-MS实验中的CO_(2)离子流量强度曲线,考察准东煤灰负载量对载氧体还原反应过程中炭沉积特性的影响规律,并通过固固反应与气固反应定量耦合实验,探究炭沉积的来源。结果表明:炭沉积量随原位改性制备过程中煤灰比例升高先减少后增加,添加质量分数为10%的准东煤灰制备的CaSO_(4)-10Ash复合载氧体能够最大程度降低炭沉积问题,减少了79.5%的炭沉积。固固反应中随煤灰负载比例升高,煤焦炭残留量减少,气固反应中煤灰负载比例大于5%时,复合载氧体性能开始呈下降趋势,积炭量开始增多;当煤灰负载比例大于10%时,随负载比例继续升高而增多的炭沉积的量主要来自于CO分解产生的积炭。

关键词：化学链燃烧准东煤煤灰改性 CaSO_(4)载氧体

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化学链燃烧铁基载氧体还原反应积炭趋势

化工学报 2012年第3期63卷 904-909页

作者：玄伟伟张建胜清华大学热能工程系北京100084

利用热重分析仪对采用机械混合法自行制备的铁基载体还原过程中的积炭现象进行了实验研究。根据实验获得的热重曲线对铁基载氧体的CH4还原特性进行了分析,实验结果表明,CH4与铁基载氧体的还原反应过程中存在较为严重的积炭影响,且气体... 详细信息

利用热重分析仪对采用机械混合法自行制备的铁基载体还原过程中的积炭现象进行了实验研究。根据实验获得的热重曲线对铁基载氧体的CH4还原特性进行了分析,实验结果表明,CH4与铁基载氧体的还原反应过程中存在较为严重的积炭影响,且气体的浓度对反应有较大的影响。通过检测载氧体氧化过程中生成的CO2量对这种影响进行了定量分析,结果表明积炭随着循环次数的增多而略有下降。XRD和SEM分析结果显示还原反应生成的C部分与载体反应生成Fe3C,另一部分以碳丝的形式存在于载体表面以及颗粒之间。

关键词：化学链燃烧机械混合法铁基载氧体积炭

化学链燃烧过程Fe_(2)O_(3)/Al_(2)O_(3)载氧体表面CH_(4)反应:ReaxFF-MD模拟

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化工学报 2022年第9期73卷 4054-4061,F0004页

作者：袁妮妮郭拓白红存何育荣袁永宁马晶晶郭庆杰宁夏大学省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室化学化工学院宁夏银川750021

借助ReaxFF-MD方法,对化学链燃烧过程Al_(2)O_(3)负载Fe_(2)O_(3)载氧体(Fe_(2)O_(3)/Al_(2)O_(3))表面CH_(4)反应过程模拟,探究Al_(2)O_(3)惰性载体对Fe_(2)O_(3)-CH_(4)体系燃烧过程的调控机制。研究发现添加Al_(2)O_(3)惰性载体改变了化学链燃烧过程中Fe_(2)O_(3)载氧体反应性和Fe_(2)O_(3)/Al_(2)O_(3)-CH_(4)反应体系的热力学和动力学行为。主要是促进了Fe_(2)O_(3)载氧体表面CH_(4)氧化,并对CH_(4)反应过程、中间体、产物及其反应速率和放热量等均具有显著促进和调控作用。原因在于Al_(2)O_(3)惰性载体对Fe_(2)O_(3)活性相中晶格氧的活化作用促进了晶格氧的迁移-扩散-释放。添加惰性载体增强了Fe_(2)O_(3)载氧体在化学链燃烧过程晶格氧释放速率和释放量,有利于CH_(4)氧化燃烧向合成气的高效、清洁转化,强化了化学链燃烧过程,满足当前能源高效转化和碳减排目标。

关键词：化学链燃烧 Fe基载氧体反应分子动力学氧化铝计算机模拟天然气

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化学链燃烧的研究现状及进展

动力工程 2006年第4期26卷 538-543页

作者：李振山韩海锦蔡宁生清华大学热能工程系热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

化学链燃烧具有高效、二氧化碳内分离和低NOx等特点,已受到较多关注。介绍了化学链燃烧方式的基本概念,概括分析了它的主要特点,对化学链燃烧系统中具有重要作用的载氧剂的研究现状进行了详细的分析,并对有关化学链燃烧系统设计、试验... 详细信息

化学链燃烧具有高效、二氧化碳内分离和低NOx等特点,已受到较多关注。介绍了化学链燃烧方式的基本概念,概括分析了它的主要特点,对化学链燃烧系统中具有重要作用的载氧剂的研究现状进行了详细的分析,并对有关化学链燃烧系统设计、试验以及与其它系统耦合方面的进展进行了描述,最后对化学链燃烧发展方向进行了展望。

关键词：工程热物理化学链燃烧载氧剂二氧化碳内分离

化学链燃烧中镍基载氧体与H_2S反应机理研究

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工程热物理学报 2010年第4期31卷 713-716页

作者：高正平沈来宏肖军吴家桦东南大学热能工程研究所江苏南京210096

采用热重分析与红外色谱分析(TGA-FTIR)相结合的方法,研究了NiO载氧体与高浓度CO与H_2S混合气的还原、硫化反应性。实验结果表明,随反应循环数增加,NiO载氧体的平衡态转化率基本不变,但反应速度减小。FTIR检测得气态产物主要由CO_2、COS... 详细信息

采用热重分析与红外色谱分析(TGA-FTIR)相结合的方法,研究了NiO载氧体与高浓度CO与H_2S混合气的还原、硫化反应性。实验结果表明,随反应循环数增加,NiO载氧体的平衡态转化率基本不变,但反应速度减小。FTIR检测得气态产物主要由CO_2、COS、CS_2、SO_2组成,而且XPS、XRD分析结果显示硫化产物Ni_3S_2的质量分数随循环数增加而减小。SEM表明还原态NiO载氧体颗粒表面呈现烧结现象。

关键词：化学链燃烧 NiO载氧体硫化 CO_2分离反应机理表面烧结

化学链燃烧中H 2S与CuFe 2O 4载氧体的反应机理

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石油学报（石油加工） 2020年第6期36卷 1140-1147页

作者：李钰刘晶刘丰方瑞雪华中科技大学煤燃烧国家重点实验室湖北武汉430074

基于密度泛函理论和周期性结构模型,在分子水平上研究了化学链燃烧中H 2S与CuFe 2O 4载氧体表面相互作用的微观反应机理。结果表明,H 2S分子解离的SH、S和H基团倾向于吸附在O 1原子顶位上。H 2S分子在CuFe 2O 4载氧体表面发生的反应主... 详细信息

基于密度泛函理论和周期性结构模型,在分子水平上研究了化学链燃烧中H 2S与CuFe 2O 4载氧体表面相互作用的微观反应机理。结果表明,H 2S分子解离的SH、S和H基团倾向于吸附在O 1原子顶位上。H 2S分子在CuFe 2O 4载氧体表面发生的反应主要包括3个步骤:H 2S分子吸附、H 2S脱氢和H 2O分子形成。首先H 2S吸附在CuFe 2O 4载氧体表面进而发生两步脱氢反应,随着反应的进行,产生的H 2O分子从载氧体表面脱附,CuFe 2O 4载氧体表面的S基团发生迁移并填入氧空位形成硫化表面。其中H 2O分子的形成需克服135.57 kJ/mol的反应能垒,为速控步骤。围绕Cu原子进行的反应路径是H 2S与CuFe 2O 4载氧体表面反应的主要路径,与实验结果吻合。

关键词：化学链燃烧 H 2S CuFe 2O 4 复合载氧体反应机理密度泛函理论