车载等离子体富氢气体制备系统研究

bb20920d · 发表于 2022-5-14 16:56:41

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在众多的新能源中，氢气是公认的未来最主要的清洁燃料。在交通运输领域，氢气除了可用作动力燃料电池的燃料外，还可应用于传统内燃机，如在纯氢燃烧、掺氢燃烧、排气中NOx还原净化等方面的应用，对降低汽车内燃机的环境污染具有积极意义。但是由于目前廉价、高效的制氢技术和车载应用技术尚还不成熟，氢源技术已成为氢能应用推广的主要技术瓶颈。本文对火花放电等离子体部分氧化重整二甲醚制备富氢气体进行了系统仿真和实验研究，论文的主要工作内容有以下几部分。应用CHEMKIN化学仿真软件建立二甲醚部分氧化重整制氢的仿真模型，对定压绝热条件下二甲醚部分氧化重整制氢反应过程进行了仿真计算与分析，确定了反应条件中对产物组分（体积百分含量）、氢产率和二甲醚转化率等性能指标影响较大的反应条件，并将其用于等离子体制氢实验系统的设计及实验研究方案的制定。开发了三腔串联式（常温用）和单腔式（高温用）两种重整制氢用火花放电等离子体发生器，设计了等离子体放电系统和系统参数检测系统，搭建了火花放电等离子体部分氧化重整二甲醚制氢的实验平台；设计了实验方法，定义了系统的主要参数和性能指标，并对实验系统进行了稳定性实验。用三腔串联式等离子体发生器进行了常温下火花放电等离子体部分氧化重整二甲醚制氢的实验，揭示了系统结构参数、电极特性和系统操作参数对系统二甲醚转化率、氢产率、制氢能耗、热效率等性能指标的影响规律，提出系统改进和优化的方法。用单腔式等离子体发生器进行了高温下火花放电等离子体部分氧化重整二甲醚制氢的实验研究，考察了加热温度、高温下空醚比、Fe基催化剂等相关参数对制氢系统主要性能指标的影响规律，提出了利用发动机排气废热的车载等离子体重整二甲醚制氢系统设计参数确定的理论依据。分析了火花放电等离子体重整二甲醚制氢时积碳对系统性能的影响；对影响积碳生成与沉积的因素进行了对比实验，分析了不同因素下积碳的变化规律，指出了等离子体重整二甲醚制氢系统应用中积碳题目的解决途径。

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