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活性炭吸附技术是目前广泛应用于氢能源储存有效手段

所属分类:帮助支持 作者:河南木之林科技有限公司 发布日期:2021-23-09

 

       氢能源在宇航事业中的应用已有相当长的历史且其使用效果相当显著。从二次世界大战末期的开发研究,20世纪50年代航天飞机上的使用,60年代在火箭发动机中的成熟经验,直至近年来在航天飞机和未来轨道飞机与民航机中的推广应用,充分显示出活性炭强大的活力。
       氢位于元素周期表前列,它质量很小,在常温下为无色、无味的气体,且储量丰富、发热值高、燃烧性能好、点燃快、燃烧产物没污染,被看作未来理想的洁净能源,受到各国政府和科学家的高度重视。由于氢气易着火、爆炸,因此,要想有效利用氢能源,解决氢能的储存和运输就成为开发利用氢能的核心技术。在航天领域中应用的氢,都是在高压下液化储存的,这样不仅费用昂贵,而且非常危险,因此,研制在较低温度和压力下,方便、有效地储存和释放氢能的材料是科学工作者一直追求的目标。
       氢气的存储可分为物理和化学两种方法:物理法有液氢存储、高压氢气存储、活性炭吸附存储、纳米碳存储;化学法主要有金属氢化物吸附存储、无机物存储等。相比而言,液化储氢能耗较大,而金属氢化物单位重量的储氢能力较低,新型吸附剂如:碳纳米技术的难点,在于选用合适的催化剂。此外,优化碳纳米的制造方法和降低成本,都是尚未解决的问题。因此,活性炭吸附技术是目前广泛应用于氢能源储存有效手段。
       钒是烟气脱硫脱氮常用的催化剂,也是目前研究较多的催化剂。通常钒类催化剂在活性炭上的氧化形态为V2O5。针对V2O5/活性炭烟气脱硫催化剂,国内国外均有一些研究。不少研究表明,当SO2和H2O同时存在时,硫酸铵盐的沉积往往会堵塞催化剂的部分孔道,造成失活,而180℃以上无H2O存在时,催化剂能够促进硫酸铵盐与NO之间的反应,并且硫酸根的形成使催化剂表面产生新的酸性位,提高了对NH3的吸附能力,因此,这时SO2的存在不仅无害,相反还有利于提高V2O5/活性炭催化剂的脱氮性能。
       实验结果证明,对负载V2O5的蜂窝活性炭催化剂体系同时去除SO2和NO作了研究,并与颗粒活性炭体系催化剂、粉末活性炭体系催化剂作了对比。实验表明:在大约200℃时,在蜂窝活性炭上负载2%(质量比)的V2O5时去除表现更好,选择催化还原性显著增强。催化剂经5%(体积比)NH3/Ar再生后用于去除SO2时,去除率稍有增加,而选择催化还原性则显著增强。但蜂窝活性炭制备过程中黏结剂的使用将微孔、表面积、SO2和NO的去除率显著减小。
       对比了负载在活性炭上的钒、镍、钴、铁和锰类金属氧化物对SO2脱除的影响,。实验发现,各类金属氧化物的催化活性的高低顺序为:钒、铁。镍。钴、锰。混合气体中O2的存在提高了活性炭的吸附容量,比未负载金属活性炭的吸附容量提高了10%左右,对于负载了钒的活性炭来说,提高的幅度更大。在此情况下,金属妨碍了SO2在活性炭上的固定,而且催化SO2转变成其他更为稳定的形态(由于O2的存在)。当O2和H2O同时存在时,V2O5/活性炭的吸附容量进一步提高,原因是水蒸气吸附在活性炭上时,使得SO2或者其转变后的产物在活性炭上溶解,促进了SO2的继续吸附。

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