硫碘制氫中碘化氫均相及活性炭灰分催化分解機理分析.pdf

1、氫氣來源豐富且在燃燒過程中不產(chǎn)生溫室氣體，是一種理想的能源載體，因此大規(guī)模產(chǎn)氫技術的研發(fā)受到多個國家和地區(qū)的重視，熱化學硫碘循環(huán)水制氫就是其中之一。熱化學硫碘制氫技術包括3個反應:Bunsen反應: xI2+SO2+2H2O=2HIx+H2SO4HI分解過程:2HI=H2+I2H2SO4分解過程:2H2SO4=2SO2+2H2O+O2
　　 其中HI的分解反應是整個循環(huán)中唯一的產(chǎn)氫步驟，其分解率直接影響到系統(tǒng)的熱效率和產(chǎn)氫速率。

2、目前對HI分解的研究主要側重于穩(wěn)定性催化劑的研制，但在不加催化劑時的均相反應卻研究較少。本文建立了有水有碘存在下的HI均相分解模型，利用熱力學模擬軟件Fact Sage驗證了該機理在模擬熱力學平衡分解率的正確性，通過控制實驗中氫碘酸流量來控制反應時間來驗證該機理預測動力學分解率時的正確性。綜合熱力學結果和動力學結果，此機理能夠準確預測有水有碘存在時的HI分解率。
　　 含水HI分解結果顯示:氫碘酸中的水分在低溫段抑制HI的分解，

3、在高溫段促進HI的分解。停留時間對HI分解率的影響受反應溫度的制約，即在較低溫度下，停留時間延長能夠直接促進HI的分解，但隨著溫度的上升，停留時間的重要性弱化，HI能夠在較短的時間內達到平衡分解率。敏感性分析顯示，反應HI+HI=H2+I2是H2生成的主要途徑。
　　 含碘HI分解結果顯示:氫碘酸中的碘在整個溫度范圍內都會抑制HI的分解。停留時間0.2s，在HI/I2之比相同時，HI/I2氣體的分解率在600-850℃內高于HI

4、/H2O/I2的分解率，但在850-1000℃內低于HI/H2O/I2的分解率。停留時間的重要性同樣受反應溫度的制約，隨溫度的升高而弱化在HI分解中的作用。環(huán)境壓力的增加盡管不能提高熱力學平衡分解率，但卻能促進HI的動力學分解率。敏感性分析顯示，反應HI+H=H2+I在高溫段成為主要的產(chǎn)氫途徑。
　　 活性炭灰分催化活性顯示，灰分催化效果較弱，活性炭中起主要催化作用的是碳骨架或某種官能團，灰分中的活性成分可能為正長石晶相、鈉長石