多功能载氧体生物质原料CO2原位吸附强化连续化学链制氢机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51476022
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    83.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0607.可再生能源与新能源利用中的工程热物理问题
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Because of strongly endothermic reactions and chemical equilibrium limit in the hydrogen production from conventional steam reforming, energy consumption is very high, the hydrogen purity is not high, and CO2 emission is not evitable. In this study, the porous montmorillonite was first synthesized by molecular layer column space template method. The catalyst component of MgO-NiO-Al2O3 is supported on montmorillonite by the chemical doping induced under the ultrasound, and the multifunctional heterostructure oxygen carrier having fine modulation of surface active center was developed. A new technology of the partial oxidation and continuous catalytic sorption-enhanced chemical-looping reforming for hydrogen production from biomass will be constructed based on the structure and surface effect of oxygen carrier by combining the partial oxidation, reforming, water gas shift (WGS), and in-situ CO2 removal. The reforming reactor was continuously operated at auto-thermal state and the process produced an enriched hydrogen product at low temperatures. The process is characterized using slow moving-bed reactors by continuously moving, reaction and regeneration of oxygen carrier always in their fresh states for the production of high purity hydrogen at low temperatures, and CO2 is recovered. The project will focus on the heat-mass transfer, chenmical reaction and variable window regulation of coupling enhanced process by equilibrium shrift, and determine the quantitative relation between structure and performance of oxygen carrier. The factors on long-term stability of continuous reactions will be revealed. The active site types, distribution and quality of oxygen carrier related to some specific reactions will be determined by In-situ Diffuse Reflectance Infrared Fourier Transform Spectroscopy (DRIFTS). The mechanisms on improving hydrogen purity, selectivity and conversion of biomass will be studied.
常规水蒸气重整制氢,受强吸热和反应平衡限制,能耗很高,氢气纯度不高,过程排放CO2;本项目以分子层柱空间模板法合成多孔蒙脱石,以超声诱导化学掺杂技术,将化学链制氢载氧催化成份MgO-NiO-Al2O3负载,精细调变表面活性中心,构建多功能多相异质结构载氧体,以显著的结构、表面效应,研究在一个反应器内实现生物质原料部分氧化、重整、水汽变换与CO2原位吸附,建立部分氧化连续吸附强化化学链蒸汽重整制氢新技术,以慢速移动床实现载氧体连续移动、反应和再生,使其始终处于近新鲜状态,自热、低温连续制取高纯度氢气并回收CO2;项目重点研究过程热质传递、反应及引起制氢平衡移动耦合强化作用理论与连续化学链变量调控规律,确定载氧体结构、性能的关系及变化,揭示影响其连续长周期制氢稳定性的因素,利用原位漫反射红外光谱研究表面活性位类型和性质,并与特定反应关联,弄清大幅提高工艺产氢纯度、选择性和原料转化率的机理途径。

结项摘要

具有强化催化、热质传递等多重功能的载氧体的制备是多相反应体系关键问题,是促进新类型重整制氢反应器不断提高的基础。本项目针对传统水蒸气重整制氢,受强吸热和反应平衡的限制,反应温度高,氢气纯度低,CO2捕集耗能等问题,开展多功能载氧体连续吸附强化化学链制氢的研究,应用具有不同结构的载氧体,高效率原位吸附分离CO2,使得制氢平衡移动,持续不断的向生成氢气的方向进行,在低温下,一个反应器内,内实现生物质原料部分氧化、重整、水汽变换与CO2原位吸附。并以慢速移动床实现载氧体的连续反应和再生。项目重点研究探索了超声诱导化学掺杂技术,将催化、吸附成分负载于多孔载体上,形成具有较大孔隙率和比表面积的载氧体。项目重点研究揭示了CO2原位吸附对连续催化化学链重整过程的强化机理及影响规律,确定了载氧体结构和性能变化的关系;解释了影响载氧体长周期制氢的影响因素。利用原位漫反射光谱研究了载氧体表面活性中心类型、分布,及其与特定反应的关系。研究成果相对于常规水蒸气重整制氢,具有工序简化、节约能耗和用水,氢气纯度和原料转化率高等优势。.本项目研究结果以:“可再生原料CO2原位吸附强化制氢理论与方法”,获2016年度辽宁省自然科学奖二等奖(本项目负责人排序第一);“煤气化联合吸附强化制氢关键技术与应用”,获2017年中国机械工业科学技术奖二等奖 和上海市科技进步三等奖(本项目负责人排序第一)。发表国际SCI收录论文19篇,其中SCI影响因子IF:5.0以上5篇,9篇SCI论文标注了本基金号码第一,ESI高被引论文累计7篇次。授权专利2项。

项目成果

期刊论文数量(21)
专著数量(0)
科研奖励数量(4)
会议论文数量(0)
专利数量(8)
Hydrogen production and reduction of Ni-based oxygen carriers during chemical looping steam reforming of ethanol in a fixed-bed reactor
固定床反应器中乙醇化学循环蒸汽重整过程中的氢气生产和镍基载氧体的还原
  • DOI:
    10.1016/j.ijhydene.2017.08.208
  • 发表时间:
    2017-10
  • 期刊:
    International Journal of Hydrogen Energy
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    Binlin Dou;Hua Zhang;Guomin Cui;Zilong Wang;Bo Jiang;Kaiqiang Wang;Haisheng Chen;Yujie Xu
  • 通讯作者:
    Yujie Xu
The thermal stratification characteristics affected by a novel equalizer in a dynamic hot water storage tank
动态热水储罐中新型均衡器对热分层特性的影响
  • DOI:
    10.1016/j.applthermaleng.2017.06.045
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Applied Thermal Engineering
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Wang Zilong;Zhang Hua;Dou Binlin;Huang Huajie;Zhang Guanhua
  • 通讯作者:
    Zhang Guanhua
Sorption enhanced steam reforming of biodiesel by-product glycerol on Ni-CaO-MMT multifunctional catalysts
Ni-CaO-MMT多功能催化剂吸附强化蒸汽重整生物柴油副产甘油
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2016.12.074
  • 发表时间:
    2017-04
  • 期刊:
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Bo Jiang;Binlin Dou;Kaiqiang Wang;Chuan Zhang;Mengjue Li;Haisheng Chen;Yujie Xu
  • 通讯作者:
    Yujie Xu
Hydrogen generation from chemical looping reforming of glycerol by Ce-doped nickel phyllosilicate nanotube oxygen carriers
Ce掺杂层状硅酸镍纳米管氧载体化学循环重整甘油制氢
  • DOI:
    10.1016/j.fuel.2018.02.096
  • 发表时间:
    2018-06-15
  • 期刊:
    FUEL
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Jiang, Bo;Li, Lin;Dou, Binlin
  • 通讯作者:
    Dou, Binlin
Renewable hydrogen production from chemical looping steam reforming of ethanol using xCeNi/SBA-15 oxygen carriers in a fixed-bed reactor
在固定床反应器中使用 xCeNi/SBA-15 氧载体通过化学循环蒸汽重整乙醇生产可再生氢气
  • DOI:
    10.1016/j.ijhydene.2016.05.100
  • 发表时间:
    2016-08
  • 期刊:
    International Journal of Hydrogen Energy
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    Zhang, Chuan;Zhang, Qian;Chen, Haisheng;Xu, Yujie
  • 通讯作者:
    Xu, Yujie

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其他文献

甘油水蒸气重整制氢及其CO_2原位吸附强化的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    可再生能源
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王超;徐玉杰;豆斌林;陈海生
  • 通讯作者:
    陈海生
氨水吸收CO2及固体产物的热分解
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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    --
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  • 通讯作者:
    ZHANG Yi
热化学硫碘循环制氢系统研究进展
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  • 发表时间:
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  • 作者:
    王雅彬;应芝;张耀;郑晓园;豆斌林;崔国民;任星霖
  • 通讯作者:
    任星霖
生物油制备、性质与应用的研究进展
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张雪辉;陈海生;豆斌林;谭春青
  • 通讯作者:
    谭春青

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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