基于车载氢源系统的环己烷脱氢技术研究和系统的能量分析

摘要

与传统燃油汽车相比，氢能汽车排气污染小，噪声低，在新能源利用和环境保护方面都具有可持续发展的特征。经济、高效和安全的车载氢源系统是目前阻碍氢能汽车产业化的主要瓶颈之一。论文对基于车载氢源系统的环己烷脱氢技术进行了研究，对系统的能量进行了分析，为未来车载氢源系统的设计提供了借鉴参考。 本文对以Raney-Ni为催化剂的环己烷在多相态反应模式下的脱氢反应过程进行了研究。考察了反应温度(523K-633K)、催化剂用量(1g-9g)和反应液用量(0.2mL-3.0mL)对环己烷脱氢转化率的影响，建立了多相态反应模式下系统的能量平衡模型，对该模式下环己烷的脱氢动力学进行了探讨，并从车载氢源系统设计的角度出发对反应装置进行了改进。实验发现催化剂表面形成的多相态条件与反应温度、反应液用量和催化剂用量紧密相连，通过对实验过程的分析，认为多相态反应模式的关键是对系统动态能量平衡的控制，当系统达到能量平衡时，环己烷的脱氢转化率应陔最高。实验结果表明，在593K、7gRaney-Ni和0.5ml环己烷条件下，环己烷脱氢反应转化率最高为72.7％，生成氢气的纯度为100％，不含任何小分子杂质气体，反应的表观活化能为54.55KJ/mol。 从能量经济性的角度出发，论文还对C6H6/C6H12-LaNi5/LaNi5H6-H2组成的浆液储氢体系的储、放氢过程进行了能量衡算，提出了两种车载氢源系统的概念设计：随车脱氢和随车加氢-脱氢系统，考察了两种车载氢源系统的脱氢转化率和系统运行过程中放出的废热利用率对整个车载氢源系统热效率的影响，并就两种车载浆液氢源系统与氢内燃机或燃料电池构成的氢能汽车动力系统的能效进行了评估。研究表明，无论是采用氢内燃机还是燃料电池作为未来氢能汽车的动力驱动方式，车载浆液氢源系统在能效上是经济的、可行的。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章文献综述

第三章多相态条件下环己烷脱氢过程研究

第四章浆液储氢体系的能量分析

第五章结论

附录 攻读硕士学位期间参加的学术活动与发表的论文

致谢