Studies on the Thermochemical Cycle for Heat/Chemical Energy Conversion by a hybrid use of Natural Gas/Unutilized Heat

天然气/余热混合利用热/化学能转换的热化学循环研究

基本信息

  • 批准号:
    10558072
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 4.35万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B).
  • 财政年份:
    1998
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1998 至 2000
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Thermochemical redox Cycles for converting methane to calorie-upgraded chemical fuels of H_2, CO and C_2-hydrocarbon were investigated for the purpose of efficiently converting unutilized heat, such as concentrated solar heat, to chemical fuels below 1273 K.The following thermochemical cycles using a metal-oxide redox system were examined.1. Methane reforming/Water Decomposition CycleCH_4+M_xO_y→M_xO_<y-m-n-1>+(1-n)CO+nCO_2+(2-m)H_2+mH_2OM_xO_<y-m-n-1>+(m+n+1)H_2O→M_xO_y+(m+n+1)H_2The reactive working materials of WO_3/ZrO_2 and Ni_<0.39>Fe_<2.61>O_4/ZrO_2 were prepared for this redox cycle. Especially, the cycle using Ni_<0.39>Fe_<2.61>O_4/ZrO_2 could be repeated below 1173K, yielding 40-60% methane conversion. The syngas produced in the first reaction step has a H_2/CO molar ratio of about two, which is suitable for methanol production. Also almost pure hydrogen was obtained in a separate second step.2. Methane Coupling/Water Decomposition Cycle2CH_4+M_xO_y→M_xO_<y-2>+C_2H_4+2H_2OM_xO_<y-2>+2H_2O→M_xO_y+2H_2The reactive working material of SnO_2/Fe_3O_4/SiO_2 was prepared for this cycle. methane was also highly selectively converted to C_2-hydrocargon and H_2 by a single-step reaction mode of co-feeding methane and steam over SnO_2/Fe_3O_4/SiO_2 at 1173K.In comparison with earlier studies on methane coupling using steam as an oxidant, our experimental data gave the higher C_2-formation rate with a high C_2-selectivity.
研究了对H_2,CO和C_2-氢化碳的甲烷转化为热量升级的化学燃料的热化学氧化还原循环,目的是为了有效地转化未利用的太阳能,例如浓浓度太阳热,例如1273 K的化学燃料。甲烷改革/水分解环奇_4+m_xo_y→m_xo_ <y-m-n-1>+(1-n)co+NCO_2+(2-M)H_2+MH_2+MH_2OM_XO_XO_XO_ <Y-M-N-1>+(M+N+1) Ni_ <0.39> Fe_ <2.61> O_4/ZRO_2为此氧化还原周期准备了。特别是,使用Ni_ <0.39> Fe_ <2.61> O_4/Zro_2的循环可以在1173K以下重复,从而产生40-60%的甲烷转化率。在第一个反应步骤中产生的合成符的H_2/CO摩尔比约为两个,适用于甲醇的产生。在单独的第二步中也获得了几乎纯净的氢。2。甲烷耦合/水分解周期2CH_4+m_xo_y→m_xo_ <y-2>+C_2H_4+2H_2OM_XO_XO_XO_ <y-2>+2H_2O→M_XO__Y+2H__y+2H__2 H_2通过SNO_2/FE_2/FE_3O_4/SIO_2在1173K上进行的单步反应模式与蒸汽在1173K上进行的蒸汽与较早使用Steam作为氧化剂的甲烷偶联的研究相比,我们的实验数据给出了较高的C_2形式,具有较高的C_2形态速率,具有高C_2-选择性。

项目成果

期刊论文数量(40)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Tadaaki Shimizu: "Oxidative Coupling of Methane using H_2O as an Oxidant over Ferrite Catalysts"J.Magn.Soc.Jpn. 22-S1. 400-402 (1998)
Tadaaki Shimizu:“在铁氧体催化剂上使用 H_2O 作为氧化剂的甲烷氧化偶联”J.Magn.Soc.Jpn。
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
児玉 竜也: "New Synthesis Method of Ultrafine Ferrite by Reduction of Fe(III)-Tartrate Chelate Solution" Journal of the Magnetics Society of Japan. 22巻・S1号. 440-442 (1998)
Tatsuya Kodama:“通过 Fe(III)-酒石酸盐螯合物溶液的还原合成超细铁氧体的新方法”,日本磁学学会杂志,第 22 卷,第 440-442 期(1998 年)。
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
清水 忠昭: "Oxidative Coupling of Methane Using H_2O as An Oxidant over Ferrite Catalysts" Journal of the Magnetics Society of Japan. 22巻・S1号. 400-402 (1998)
Tadaaki Shimizu:“在铁氧体催化剂上使用 H_2O 作为氧化剂的甲烷氧化偶联”,日本磁学学会杂志,第 22 卷,第 400-402 期(1998 年)。
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    0
  • 作者:
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児玉竜也: "Solar Thermochemical Conversion of CH_4/Coal to H_2 and CO with H_2O using a Redox System of Ferrite"Proceedings of the 8th International Conference of Ferrites. (発表予定).
Tatsuya Kodama:“使用铁氧体氧化还原系统将 CH_4/煤通过 H_2O 进行太阳能热化学转化为 H_2 和 CO”第八届国际铁氧体会议论文集(待提交)。
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Tatsuya Kodama: "High-temperature Conversion of CH_4 to C_2-hydrocarbons and H_2 using a Redox System of Metal Oxide"Energy & Fuels. 11. 1257-1263 (1997)
Tatsuya Kodama:“使用金属氧化物氧化还原系统将 CH_4 高温转化为 C_2-碳氢化合物和 H_2”能源
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