活性炭催化分解甲烷制氢研究进展
处理方法对活性炭在流化床反应器内甲烷催化裂解制氢活性的影响
ｏ ｔａ ｅａｔｉｓａ ｏ ｔ ％ ａ ｄ ｌ ％ ａ ５ ℃ ａ ｄ ９ ０ ℃ ．ｒｓｅ ｔ ｅｙ ｔｒａ ｈ ｓ１ ％ ａ ｄ １ ％ ａ ５ ℃ ｆｍｅｈ ｎ ｔ ｎ ｂ ｕ ａ ８ ｎ ｌ ｔ ０ ８ ｎ ０ ｅｐ ｃ ｖ ｌ ．Ｉ ｅ ｃ ｅ ２ ｎ ６ ｉ ｔ８ ０ ｎ ０ ａ ｄ９ ０ ℃ ，ｒｓ ｅ ｔ ｅｙ，ａｔｒｔｅ ｔ ｇＡＣ ｉ ｏ ｃｎ ｒｔｄ ｅｐｃ ｖｌ ｉ ｆｅ ａ ｎ ｎ ｃ ｎ ｅ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ Ｏ ｓ ｌｔ ｎ ｈ ｅｒａｏ ｓａｔｉｕｅ ｏ ｍａ ｏ ｏｕ ｏ ．Ｔ ｅ ｓ ｎ ｉ ｔ ｂ ｔｄ ｔ ｆｒ ｔ ｎ ｉ ｒ ｏ ｉ
文 章 编 号 ： ２ ３２ ０ （０ ７ ０ －３ ８ ５ ０ ５ －４９ ２ ０ ）３００ － ０
处理 方 法对 活 性炭 在 流 化床 反 应 器 内 甲烷 催化 裂 解 制氢 活 性 的影 响
贺 苗 ， 陈久岭 ， 李永丹
（ 天津大学 化 工学院催化科学 与工程系 ，天津 ３０ ７ ００ ２）
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高比表面积活性炭的制备及其储氢性能的研究进展
高比表面积活性炭的制备及其储氢性能的研究进展摘要简要分析各种储氢材料和技术的基础上，重点介绍了高比表面积活性炭的制备方法，目前最常用的活化方法是以氢氧化钾为活化剂的化学活化法；并总结了近年来前人在高比表面积活性炭储氢方面的研究结果，同时简要分析了高比表面积活性炭储氢机理方面的研究进展。
关键词储氢材料高比表面积活性炭储氢性能研究进展氢能源以其高效、环保、使用方便等优势引起了人们的普遍关注，世界各国在新型氢能源和储氢材料的研究方面投入了巨大的财力和人力。
目前，除液态储氢和高压储氢外，主要的储氢方法和材料有6种。
（1）Fullerene[60]（富勒烯）多氢化合物如C[60]H[18]、CH36的催化分解可以放出氢气，但制备富勒烯多氢化合物方法复杂并且成本较高，目前还不能大规模生产，无法得到广泛的应用。
（2）金属氢化物储氢，其原理是利用氢化物中较高的氢浓度以及氢化物相变的可逆性，在必要时放出储存的氢来加以利用。
如LiH、MgH2、Mg2NiH40、VH2等，这些化合物的储氢含量虽然较高，但是金属储氢的致命缺点是氢不可逆损伤，从而直接影响储氢金属的使用寿命，限制了该方法的使用。
（3）有机液体氢化物储氢，它是借助不饱和液体有机物与氢的一对可逆反应（即加氢反应和脱氢反应）实现的，加氢反应实现氢的储存，脱氢反应实现氢的释放。
烯烃、炔烃、芳烃等不饱和有机液体均可作储氢材料，但芳烃特别是单环芳烃作储氢剂最佳。
该法主要的缺点是耗费化石能源。
（4）金属合金储氢，如稀土系、钛系、镁系和锆系合金等。
该法如果得到广泛应用势必消耗大量的金属，同时也耗费大量的矿物资源。
（5）碳纳米管和纳米炭纤维的储氢，属于吸附储存。
目前大多数研制碳纳米管的方法是激光法和电弧法，而这些方法尚处于实验室阶段，还无法进行大规模的工业生产，与目前碳纳米管储氢技术类似的还有纳米纤维的储氢技术。
（6）活性炭的吸附储氢，是利用超高比表面积的活性炭作吸附剂，在中低温（77 K～273 K）、中高压（1 MPa～10 MPa）下的吸附储氢技术。
活性炭制备及应用研究进展
11期
赵丽媛 ,等 :活性炭制备及应用研究进展
29 15
方法反应条件温和 ,对设备材质要求不高 ,对环境 无污染 。工艺流程如图 1所示 。
物理活化反应实质是活化气体与含碳材料内 部“活性点 ”上碳原子反应 ,通过开孔 、扩孔和创造
新孔而形成丰富的微孔 [ 6, 7 ] 。 (1)开孔作用 活化气体与堵塞在闭孔中的游离
1 活性炭的制备方法
1. 1 物理活化法 物理活化法是将原料先炭化 ,再利用气体进行
炭的氧化反应 ,形成众多微孔结构 ,故又称气体活 化法 。常用气体有水蒸气和二氧化碳 ,由于 CO2 分 子的尺寸比 H2O 大 ,导致 CO2 在颗粒中的扩散速度 比水蒸气慢 [ 5 ] ,所以工业上多采用水蒸气活化法 。 其工艺特点是 : 活化温度高 、时间长 ,能耗高 ,但该
活性炭吸 附 性 可 采 用 不 同 方 法 进 行 分 析 和 表征 ,指标有亚甲蓝吸附值 、苯吸附量 、CC l4 吸附 率 、碘值 、焦 炭 脱 色 率 等 。其 受 自 身 孔 结 构 影 响 极敏感 ,根据国际纯粹与应用化学会分类标准 , 孔径大小是活性炭孔结构表征的主要参数 ,可分 为微孔 ( r < 2 nm ) 、中孔 ( 2 mm < r < 50 nm ) 和 大 孔 ( r > 50 nm ) [ 1 ] 。影响孔结构的因素还有 : ⑴孔 径分布 ; ⑵微 孔 形 状 [ 2 ] (直 筒 状 、墨 水 瓶 状 、V 形 状 、锥形状等 ) ; ⑶微 孔 状 态 (开 孔 、闭 孔 ) ; ⑷孔
KOH 活化法是 20 世纪 70 年代开始研究而发 展起来的一种新型活化方法 ,其制备的活性炭比表 面积较高 ,微孔分布均匀 ,吸附性能优异 ,是目前全 世界制备高性能活性炭或超级活性炭的主要方法 。 KOH 活化机理非常复杂 ,国内外尚无定论 ,但普遍 认为 KOH 至少有两个作用 [ 14, 15 ] : ⑴碱与原料中的 硅铝化合物 (如高岭石 、石英等 )发生碱熔反应生成
甲烷制氢技术研究进展
甲烷制氢技术研究进展
甲烷制氢技术是一种利用甲烷作为原料来制备氢气的技术。
以下是甲烷制氢技术研究的一些进展：
1. 常规甲烷蒸气重整技术：常规甲烷蒸气重整技术是目前应用最广泛的甲烷制氢技术。
该技术通过在高温下将甲烷与蒸汽反应，生成氢气和一氧化碳。
然后利用水煤气变换反应将一氧化碳转化为二氧化碳和额外的氢气。
2. 生物甲烷制氢技术：生物甲烷制氢技术利用甲烷生成菌（methanogens）将甲烷分解为氢气和二氧化碳。
这种技术可
以利用生物质废料、污水处理厂和沼气发酵等资源来制备氢气，具有潜在的可持续发展性。
3. 甲烷催化裂解技术：甲烷催化裂解技术利用催化剂将甲烷直接裂解为氢气和固碳。
这种技术可以在较低温度下实现甲烷的裂解，减少能量消耗和碳排放。
4. 甲烷燃料电池技术：甲烷燃料电池是一种将甲烷气体直接转化为电能的技术。
通过将甲烷和氧气在催化剂的作用下反应，生成电子、水和二氧化碳。
甲烷燃料电池具有高效、无污染的特点，逐渐成为一种重要的制氢技术。
甲烷在活性炭上吸附等温线的测定及分析
甲烷在活性炭上吸附等温线的测定及分析近年来，碳素技术的发展为吸附过程的研究带来了巨大的机遇。
随着科学技术的发展，各种活性炭促进了工业的发展，活性炭吸附特性也为环境和社会经济发展带来了重要的贡献。
此外，活性炭应用十分广泛，如在环保技术、气体分离技术、废水处理技术中都有重要的作用。
其中，甲烷在活性炭上吸附等温线的测定和分析技术是非常重要的。
甲烷在活性炭上吸附等温线是指活性炭与甲烷之间在恒定温度下的比表面吸附量，它可以用来反映活性炭的吸附性能。
通过对不同温度和吸附浓度的测定，可以快速评价活性炭的吸附性能。
甲烷在活性炭上吸附等温线的测定可以采用多种测量方法，如振荡器装置法、位相色谱法、气液比重计法等。
其中，振荡器装置法是一种最简单、最常用的测定方法。
该装置由一个振荡器和一个热交换器组成，其测定原理是将甲烷以静压的形式进入振荡装置，恒定温度和恒定流量的气体从振荡装置排出，与重力沉降的活性炭分离，由此得到测定的脉冲式等温吸附曲线，并可以从吸附曲线中得到活性炭的吸附性能参数。
分析甲烷在活性炭上吸附等温线时，可以使用Freundlich模型和Langmuir模型。
Freundlich模型是一种非线性表征模型，它可以有效地反映活性炭吸附过程中温度和吸附浓度对吸附等温线的影响，而Langmuir模型可以很好地模拟出吸附过程中温度和浓度的变化规律。
甲烷在活性炭上吸附等温线的测定和分析方法的应用已发展到一定阶段，可以用于活性炭的性能评价和优化。
例如，可以利用该技术研究不同温度和浓度条件下的吸附特性，进行活性炭的优化，以获得较好的吸附性能；也可以利用该技术模拟不同温度和浓度条件下的吸附过程，进行活性炭的结构改性，改善活性炭的吸附性能。
在实际应用中，对甲烷在活性炭上吸附等温线的测定和分析方法有很多不足之处，比如精度较低，检测范围较小等。
未来，应该在精确测定技术和高效率分析技术方面做出努力，并从理论和实验上深入研究甲烷在活性炭上吸附等温线，提高技术水平，以提高活性炭的性能和应用价值。
生物基多孔炭制氢储氢材料的研究进展
生物基多孔炭制氢储氢材料的研究进展作者：徐沣驰赵曜吕明磊来源：《科学大众·教师版》2021年第11期摘要：化石燃料不可再生且燃烧污染较大，风能、光伏、生物质等可再生新能源的波动性、季节性等特征对实际使用影响较大，因而研发清洁稳定的能源对人类社会可持续发展至关重要。
氢能作为燃料，燃烧热值高、无污染，是典型的清洁零碳能源。
将氢能与生物质材料有机结合，制备性能优异的生物基多孔炭材料，不仅有利于高效稳定制氢和储氢，而且可有效降低生产成本，为实现氢能的长期稳定使用提供了有效途径。
关键词：清洁能源; 氢能; 生物基多孔炭; 制氢; 储氢中图分类号：TB383;TK91 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2021）11-114-0021.前言化石燃料是当今世界最重要的能源，但随着科技的發展和人口的增长，不可再生的化石燃料终有一天会消耗殆尽。
同时，化石燃料燃烧向大气排放大量温室气体，造成大气环境污染，南北两极冰川融化、全球气候变暖、极端气候增加等正成为威胁人类生存的重大问题[1]。
利用风能、光伏和生物质等可再生能源发电可在一定程度上缓解因使用化石燃料而导致的环境问题，但风能、光伏和生物质能发电又具有波动性、季节性和间歇性等特点，尚不具备与常规能源发电的竞争力。
向“双碳”目标靠近，寻求和开发低碳、无碳新能源，成为可持续发展的唯一途径。
氢是自然界中含量最丰富的化学元素，氢气的燃烧热值高，且燃烧产物是水，对环境无污染，这也是其区别于石油、煤等传统化石燃料的最大优势。
因此氢被认为是解决全球变暖和相关能源环境问题的关键方案。
氢能作为一种清洁、零碳能源，拥有巨大储量，是未来最具前景的清洁能源之一。
氢气用作车用燃料能够极大降低对化石燃料的依赖，减少尾气对环境的污染。
但要想推进氢能应用，不仅需要先进的制氢技术[2]，与之配套的高效储氢技术也不可或缺。
煤气化制氢、生物质气化制氢和电解水制氢是几种常见的制氢方式。
甲烷在活性炭上吸附的实验及理论分析
甲烷在活性炭上吸附的实验及理论分析近年来，活性炭作为一种新型的绿色催化剂被越来越多的公司和科学家所重视，其表面吸附特性是研究它的重要部分。
它是一种大孔性炭，具有很大的表面特性，可以有效吸附大分子物质，特别是有机物。
活性炭对甲烷（CH4）的吸附也受到了重视，因为甲烷是一种常见的甲烷，它存在于许多环境中，对臭氧层的影响很大。
因此，研究甲烷在活性炭上的吸附特性，可以为活性炭应用于有机污染物的去除提供重要的理论依据。
甲烷是一种无色和无臭的气体，它是一种非常简单的有机物，分子量很小，具有很强的渗透性，容易在空气中扩散，很难在大气中进行控制。
据估计，地球上大约有6000亿吨甲烷，温室气体贡献率约为25％。
甲烷是一种有害气体，它具有温室效应，对全球气候变化产生了显著影响。
由于甲烷的活性，它在臭氧层的影响力也越来越大，因此减少温室气体的排放就很重要了。
活性炭系统是用来处理有害气体的有效系统，它拥有超大的表面积，具有良好的吸附性能。
研究表明，活性炭有很强的吸附性能，对甲烷的吸附量可以达到5％以上，可以显著减少固体废弃物中甲烷的排放量。
活性炭不仅可以吸附大分子有机物，而且还可以有效地去除甲烷，从而有效地控制甲烷的排放量，实现温室气体减排目标。
活性炭对甲烷的吸附性能受到各种因素的影响，包括温度、压力、浓度、催化剂的形状和表面功能性团簇等。
甲烷一般在低温下吸附在活性炭上，随着温度的升高，甲烷在活性炭上的吸附量会降低。
此外，浓度越高，甲烷吸附量也越高。
催化剂的形状和表面功能性团簇也会对甲烷的吸附性能产生影响，不同的催化剂的形状和表面功能性团簇会产生不同的吸附行为。
因此，正确控制这些变量，可以获得最优的甲烷吸附效果。
活性炭的吸附机理也是影响甲烷吸附性能的重要因素。
研究表明，活性炭通过质子交换、体积填充等机制与甲烷发生间接相互作用，从而实现甲烷的吸附。
同时，活性炭表面的孔洞状聚合物也把甲烷固定在表面上，从而形成甲烷的吸附层，进一步提高了吸附性能。
甲烷化催化剂及反应机理的研究进展
甲烷化催化剂及反应机理的研究进展
近年来，很多新型催化剂被开发用于甲烷化反应。
其中最常用的是过渡金属催化剂，如铂、钯、镍等。
这些催化剂具有较好的活性和稳定性，能够在较低的温度下催化甲烷化反应。
一些非金属催化剂，如氧化锆、氧化镁等，也被用于甲烷化反应。
这些非金属催化剂具有较高的表面积和活性位点，能够提高甲烷化反应的效率。
甲烷化反应的机理主要分为两步。
第一步是甲烷的活化，甲烷分子与催化剂表面的活性位点发生反应，生成甲烷的活化产物。
第二步是活化产物的重排，通过分子内或分子间的重排反应，将活化产物转化为目标产物。
催化剂的活性位点对甲烷活化的速率和选择性有重要影响。
常见的活性位点有金属表面的空位和边界位。
金属表面的空位能够吸附和活化甲烷分子，而边界位则能够促进活化产物的重排反应。
近年来，研究人员通过多种方法探索了甲烷化反应的机理。
实验研究是了解催化剂活性位点和反应机制的重要手段。
通过表征催化剂的物理和化学性质，可以确定活性位点的类型和数量，并研究甲烷化反应的速率和选择性与催化剂性质之间的关系。
理论计算方法也被广泛应用于甲烷化反应的研究。
通过构建反应模型和计算能垒，可以预测活化产物的结构和能量，并揭示甲烷化反应的反应路径和速率控制步骤。
甲烷化催化剂及反应机理的研究已经取得了很大的进展。
发展新型催化剂和深入探究反应机理，有助于提高甲烷化反应的效率和选择性，同时降低催化剂的成本和环境污染。
未来的研究方向包括优化催化剂的结构和性质，开发多功能催化剂和绿色催化剂，以及深入理解催化剂与活化物质之间的相互作用。
甲烷的应用研究进展
论文目录摘要 (1)关键词 (1)1甲烷在合成领域的应用 (1)1.1甲烷的直接氧化制合成气 (1)1.2甲烷催化裂解制氢 (2)1.3甲烷部分氧化制合成气 (2)1.4甲烷/CO2重整反应 (3)1.5甲烷水蒸气转化 (3)1.6甲烷自热重整技术 (4)2甲烷在其它领域的应用 (5)2.1 甲烷探测仪的开发利用 (5)2.2 甲烷工艺在工业上的应用 (5)2.3甲烷传感器研究进展 (5)3甲烷的研究发展展望 (6)4 致谢.........................................................................错误!未定义书签。
参考文献 (6)Application Research Progress Of Methane (7)字数统计（7721字）甲烷的应用研究进展摘要：本文简单介绍了我国天然气资源状况，系统阐述了近些年来其在合成及其它领域的应用研究，主要包括甲烷的直接转化制合成气，催化裂解制氢，部分氧化制合成气，与CO2重整反应，水蒸气转化和自热重整技术；甲烷探测器的研究利用。
最后，提出了对甲烷应用研究的展望。
关键词：甲烷转化应用进展甲烷在自然界分布很广，是天然气、沼气、油田气及煤矿坑道气的主要成分，但含量分布不均，根据我国第二轮油气资源调查评论结果，我国152个沉积盆地和地区的常规天然气资源量(不包括溶解气)为380400亿m3，其中陆上大约占78.60％，海上21.40％。
我国天然气资源总量约占世界天然气资源总量的10％[1]，贮藏量占世界第17位，它集中分布在我国中部、西部和海域，埋深超过3500m和自然地理环境恶劣的黄土高原、山地和沙漠的天然气超过了总量的59％[2]。
天然气的主要成分是甲烷，是人们生活中的主要燃料，其实甲烷的应用远不止简单的燃烧，它在很多领域都发挥着重要作用，因此对于甲烷应用的研究有着重大意义。
1甲烷在合成领域的应用甲烷的转化和利用包括以甲烷为原料合成燃料和基础化学品的一切过程，从已有的天然气化工利用技术来看，甲烷的转化包括直接转化和间接转化[3]。
流化床中甲烷在活性炭上裂解制氢研究
Ｍｕ ｄｖ 【 ｒ ｏ［ ＿ ａ ’ 提出利用碳基催化剂裂解甲烷制氢 ，
催化剂廉价易得 ， 在此 过程 中甲烷裂解所得碳可 以 作为有用的副产品加 以利用 ， 而催化剂的再生这一 步也可以取消。相应地又进行了一系列研究 ． ｌ １， ３ 但大多是在固定床反应器中进行。在固定床反应器 中， 由于不断积碳带来 的床层膨胀和堵塞给操作带 来了困难 ， 而且只能间歇生产。而流化床反应器传
活化 能进 行 了讨 论 。
困难等缺点 。随着氢燃料电池技术 的兴起 ， 对氢气
中 Ｃ） 量提 出了更 高 的要 求 ， 般允 许 浓 度 在 １ （含 一 ０ ×１ 以下 。 甲烷 的直 接裂 解 产物 中只有 Ｃ和 Ｈ ， ０ ２
无Ｃ Ｏ 排放 ， 产物分离容易。由于 甲烷性质稳定 ，
床操作条件对甲烷裂解影响很大， 流速增大甲烷整体转化率降低； 温度升高提高了初始转化率 ， 但活性炭稳定性降低； 根据
Ａｒｅｉ 方程确定的反应活化能为 １４１ｋ／ ｏ ｒ ｎｓ ｈ ｕ ３ ． Ｊｍ ｌ 小粒度 的活性 炭 ， 甲烷裂 解初 始速率 较 高 ， 整 体催 化性 能变化 不 。较 其 但 大。流化床 反应 器能实现 失活催 化剂的移出和新 鲜催化剂 的加入 ， 于大规模 的甲烷在 活性 炭上裂解 制氢反应体系 。 适用
２
天 然 气化 工
２０ ０６年 第 ３ １卷
裂解行为基本相似 ， 即反应初期的转化率最高 ， 随着
反应的进行转化率逐渐降低 ， 而且降低的速率逐渐 减小 ， 反应后期 甲烷转 化率趋 近于较低 的平衡值 。 这与 甲烷在固定床 中的转化行 为基本相似［ ］ ， ， 说 明甲烷在两种反应器 中的裂解机理是相同的。类似 地， 活性炭的失活是 因为甲烷裂解碳在活性 炭孔 内 的沉积 ， 覆盖了大部分的活性位 ； ｒ ｏ【 Ｊ Ｍｕａ ｖ 将这些 ｄ ¨ 活性位 归结于 活性炭 表 面的 高能位 （ ｇ ｎｒｙ Ｈｉ Ｅ ｅ ｈ ｇ
KOH-N2活化活性炭综述
KOH-N2活化活性炭综述KOH-N2活化活性炭是一种新型的活性炭材料，具有出色的吸附性、催化活性和电化学性能。
其制备方法是将乳胶木树壳粉末与钾氢氧化物和N2气体反应，形成高表面积、多孔结构的活性炭材料。
这种活性炭材料具有许多独特的特性，如极高的比表面积、较大的微孔体积、高孔径分布、优异的孔隙结构等。
这些特性让KOH-N2活化活性炭具有良好的吸附性，在吸附有机化合物、气体和其他污染物方面表现出色。
同时，这种活性炭材料也具有优异的催化活性，可以在许多催化反应中发挥重要的作用。
因此，KOH-N2活化活性炭已在环境保护、能源开发、化学工艺等方面得到广泛应用。
在环境保护方面，KOH-N2活化活性炭可用于吸附和去除废水中的有机污染物、重金属离子等。
研究表明，这种活性炭材料对染料类、酚类和有机酸等有机污染物的吸附性能良好。
此外，KOH-N2活化活性炭也可以用于空气污染控制，例如吸附和去除甲醛和苯等有害气体。
在能源开发领域，KOH-N2活化活性炭具有良好的电化学性能，可以用于电容器储能、锂离子电池等。
研究表明，这种活性炭材料具有高比表面积和优异的导电性能，可以用于制备电化学电容器和电化学电池。
此外，KOH-N2活化活性炭还可以作为生物质能源催化剂，利用其催化作用促进生物质发酵制氢。
在化学工艺方面，KOH-N2活化活性炭可以用于催化反应中。
由于其高度优异的催化特性，可以用于优化催化反应的反应条件和提高催化效率。
例如，在光催化降解哒草胺等有机污染物的反应体系中，KOH-N2活化活性炭可以辅助光催化反应，有效降解有机溶剂和甲基橙等有机污染物。
总之，KOH-N2活化活性炭作为一种新型的活性炭材料，具有出色的吸附性、催化活性和电化学性能，在各个领域得到广泛应用。
未来，随着人们对环保和新能源的需求不断增加，KOH-N2活化活性炭的应用前景将会更加广阔。
1. 制备方法KOH-N2活化活性炭的制备方法是通过将乳胶木树壳粉末与钾氢氧化物和N2气体反应，形成高表面积、多孔结构的活性炭材料。
《炭材料催化二氧化碳重整甲烷制合成气》范文
《炭材料催化二氧化碳重整甲烷制合成气》篇一一、引言随着工业化的快速发展，全球碳排放量不断增加，温室效应日益显著。
在众多的碳排放源中，二氧化碳（CO2）占据了主导地位。
因此，开发有效的CO2利用技术已成为科研工作者的迫切任务。
其中，将CO2重整甲烷制合成气（H2和CO）成为一种有前景的策略，不仅可以降低CO2排放量，而且为甲烷资源的合理利用提供了一种有效途径。
在这过程中，炭材料以其高活性、低成本等优点成为了首选的催化剂。
二、炭材料催化原理炭材料作为催化剂，其表面具有丰富的活性位点，可以有效地吸附和活化CO2和甲烷分子。
在高温条件下，炭材料通过催化作用将CO2和甲烷进行重整反应，生成合成气（H2和CO）。
这一过程不仅提高了甲烷的利用率，同时也为CO2的转化提供了新的途径。
三、炭材料的选择与制备对于炭材料的选择与制备，科研人员进行了大量的研究。
目前，常用的炭材料包括活性炭、炭黑、炭纳米管等。
这些材料的制备过程通常包括碳源的选择、碳化温度的控制以及催化剂的添加等步骤。
其中，催化剂的添加对提高炭材料的催化性能具有重要作用。
通过选择合适的催化剂和优化制备工艺，可以制备出具有高活性、高稳定性的炭材料催化剂。
四、实验方法与结果分析本部分主要介绍实验方法及结果分析。
首先，通过设计不同的实验方案，探究不同炭材料对CO2重整甲烷反应的催化性能。
其次，利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、拉曼光谱等手段对炭材料进行表征，分析其物理化学性质对催化性能的影响。
最后，通过实验数据的对比和分析，得出最优的炭材料和制备工艺。
实验结果表明，某某炭材料在CO2重整甲烷制合成气的反应中表现出优异的催化性能。
在一定的反应条件下，该炭材料能够有效地提高反应速率和合成气的产率。
此外，该炭材料还具有较高的稳定性和可重复使用性，为实际应用提供了可能。
五、结论与展望通过对炭材料催化CO2重整甲烷制合成气的研究，我们得出以下结论：炭材料具有较高的催化活性和稳定性，能够有效地促进CO2重整甲烷反应的进行。
甲烷在活性炭上的吸附平衡研究
甲烷在活性炭上的吸附平衡研究朱子文;郑青榕;冯玉龙;曾斌【摘要】以吸附式天然气(ANG)的工程应用为目的,展开甲烷在活性炭上吸附平衡研究.首先,在温度区间-10℃～40℃、压力范围0～8MPa,测试甲烷在比表面积为1916m2/g SAC-02活性炭上的吸附平衡数据,并在不同压力区域比较DA方程、Toth方程和Ono-Kondo方程的预测精度.其次,选用Clausius-Clapeyron方程,分别通过过剩吸附量和绝对吸附量的等量线标绘以及DA方程计算甲烷在活性炭上的等量吸附热.结果表明,平衡压力高于1MPa时,Toth方程和DA方程预测结果累计误差的平均值分别为0.3％和0.5％;过剩吸附量和绝对吸附量标绘、DA方程确定的等量吸附热为17.31 kJ/mol～20.24kJ/mol、16.49kJ/mol～18.81kJ/mol、15.29kJ/mol～21.58kJ/mol,但DA方程计算值随温度变化.ANG工程应用可选择Toth方程和DA方程用于模型分析和等量吸附热计算.【期刊名称】《天然气化工》【年(卷),期】2015(040)002【总页数】6页(P39-43,49)【关键词】吸附式天然气(ANG);活性炭;吸附模型;吸附热【作者】朱子文;郑青榕;冯玉龙;曾斌【作者单位】集美大学轮机工程学院福建省船舶与海洋工程重点实验室,福建厦门361021;集美大学轮机工程学院福建省船舶与海洋工程重点实验室,福建厦门361021;集美大学轮机工程学院福建省船舶与海洋工程重点实验室,福建厦门361021;集美大学轮机工程学院福建省船舶与海洋工程重点实验室,福建厦门361021【正文语种】中文【中图分类】O647.3;TK16在吸附式天然气(ANG)技术研发中，实验室一般通过静态容积法测定甲烷在吸附剂上的吸附等温线来评价其对天然气的吸附容量。
试验测定的为甲烷在吸附剂上的过剩吸附量，而更具有工程应用意义的为绝对吸附量，过剩吸附量与绝对吸附量之间的换算极为关键。
活性炭活化原理
活性炭得活化机理及应用材研140７朱明 201420０48３活性炭就是一种非常优良得吸附剂,它就是利用植物原料(木屑、木炭、果壳、果核)、煤与其它含碳工业废料作原料,通过物理与化学方法对原料进行破碎、过筛、催化剂活化、漂洗、烘干与筛选等一系列工序加工制造而成。
根据活化介质得不同,活性炭活化方法分为物理活化法、化学活化法与物理—化学复合活化法。
物理活化水蒸汽、二氧化碳、空气或它们得混合气体对环境污染小,因其依靠氧化碳原子形成孔隙结构,活化温度较高且活性炭得率低。
化学活化法活性炭得率较高,孔隙发达,吸附性能好。
但此法对设备腐蚀性大，环境污染严重。
热解能量循环利用困难。
而且活性炭中残留化学药品.在应用方面受到限制。
一．活性炭得活化机理1.物理活化法物理活化法一般分两步进行,先将原料在5０0℃左右炭化,再用水蒸汽或CＯ2 等气体在高温下进行活化。
高温下,水蒸汽及二氧化碳都就是温与得氧化剂,碳材料内部Ｃ原子与活化剂结合并以CＯ+H ２或CO得形式逸出,形成孔隙结构。
物理活化法所需得活化温度一般较化学活化法高，而且活化所需得时间也更长,因此耗能比较大,成本高。
尽管有这些缺点,物理活化法在实际生产中得应用仍然十分广泛,原因在于其制得得活性炭无需过多得后处理步骤,不像化学活化法制得得活性炭需要除去残留得活化剂。
将炭化材料在高温下用水蒸气、二氧化碳或空气等氧化性气体与炭材料发生反应,使炭材料中无序炭部分氧化刻蚀成孔,在材料内部形成发达得微孔结构。
炭化温度一般在60０℃,活化温度一般在800℃∽900℃。
其主要化学反应式如下:C+2H２O 2Ｈ2+ＣO2 △H=1８kcａl ﻩC+H2O H2＋CO △H＝31kcalCO2+Ｃ 2ＣＯﻩ△H＝41kcaｌ上述三个化学反应均就是吸热反应,即随着活化反应得进行,活化炉得活化反应区域温度将逐步下降，如果活化区域得温度低于80０℃,上述活化反应就不能正常进行,所以在活化炉得活化反应区域需要同时通入部分空气与活化产生得煤气燃烧补充热量,或通过补充外加热源,以保证活化炉活化反应区域得活化温度。
甲烷制取的研究教案
甲烷制取的研究教案前言本教案旨在介绍甲烷制取的方法和研究进展，并提供学生进行相关研究的指导。
一、甲烷制取方法1. 通过沼气工艺制取甲烷沼气工艺是一种将有机废物通过厌氧发酵产生甲烷的方法。
其操作步骤包括废物收集、发酵反应、沼气收集和甲烷提取等。
2. 通过氢气和二氧化碳制取甲烷利用催化剂和适当的温度、压力条件，可以将氢气和二氧化碳合成甲烷。
这一方法可通过催化剂选择、反应条件优化等途径进行改进。
3. 通过生物转化制取甲烷某些微生物能够通过代谢活动产生甲烷。
这一方法依赖于研究微生物代谢途径、培养条件等方面的因素。
二、甲烷制取的研究进展在甲烷制取领域，目前存在以下的研究进展：1. 催化剂的优化：研究人员通过改进催化剂的组成和结构，以提高甲烷制取的效率和选择性。
2. 新型反应器的开发：设计和制造更高效的反应器，以增加甲烷制取的产量和降低能耗。
3. 微生物的改良：通过基因工程和遗传技术改造微生物，提高其产甲烷的能力。
4. 温室气体的转化：研究人员探索将二氧化碳等温室气体转化为甲烷的方法，以实现可持续发展和环境友好。
三、学生研究指导为了加深对甲烷制取的理解，学生可以进行以下方面的研究：1. 深入了解甲烷制取的原理和方法，并对不同制取方法进行比较分析。
2. 调查当前甲烷制取的研究进展，关注最新发表的相关文献和国际会议的报告。
3. 运用相关技术和仪器，设计并进行实验，验证甲烷制取的可行性和优化策略。
4. 进一步探究甲烷制取在能源领域的应用前景，以及对环境保护和可持续发展的影响。
结论通过本教案的研究，学生将了解甲烷制取的不同方法和研究进展，并能够进行相关研究和探索。
希望学生能够在实践中发现新的研究方向，并为甲烷制取的发展和应用做出贡献。
注意：请在此基础上进行必要的修改和完善，以便符合实际要求。
甲烷在碳基材料上裂解制氢及渗炭研究的开题报告
甲烷在碳基材料上裂解制氢及渗炭研究的开题报告一、研究背景氢气是一种对环境友好的清洁能源，被广泛应用于许多领域，如燃料电池、化工工业、航空航天等。
目前，常用的制氢方法有热裂解、水解和化学反应等，而以甲烷为原料进行热裂解制氢是一种高效的方法，因为甲烷可在高温下分解成氢气和固体碳。
同时，在甲烷裂解过程中，产生的固体碳可以被用来制备各种碳基材料，如碳纳米管（CNTs）、石墨烯（Graphene）等，这些材料在能源、储能、传感、生物医学等领域具有极大的潜力。
因此，研究甲烷在碳基材料上的裂解制氢及渗炭对于实现清洁能源的可持续利用和制备先进材料具有重要意义。
二、研究内容本研究拟在碳基材料上进行甲烷裂解制氢和渗炭的实验研究，具体研究内容如下：1.准备碳基材料；在实验中，选择气相沉积法（CVD）制备碳纳米管和石墨烯作为碳基材料。
2.甲烷在碳基材料上的裂解制氢研究；在设计的热裂解反应中，将甲烷通过载入的碳基材料，通过高温条件进行裂解，得到裂解气体，主要包括氢气和甲烯等。
通过气相色谱仪对裂解产物进行分析，计算出氢气的产率。
通过比较碳纳米管和石墨烯的制氢性能，分析碳基材料对甲烷裂解制氢的影响。
3.甲烷在碳基材料上的渗炭研究；在制备的固体碳上进行渗炭实验，将甲烷在高温条件下通过固体碳进行反应，分析得到的碳质产物，通过扫描电镜和透射电镜观察产生的物质的形貌和结构，分析碳纳米管和石墨烯对甲烷渗炭的影响。
三、研究意义1.为清洁能源的可持续利用提供新途径，缓解能源短缺问题；本研究探索了一种将甲烷制氢和制备碳基材料有机结合的方式，为未来能源利用提供了新途径。
2.对新型碳基材料的制备和应用提供一定的参考价值；通过研究甲烷在碳基材料上的裂解制氢和渗炭情况，可以为制备新型碳基材料提供一定的参考价值。
3.为开发渗碳技术提供新思路；本研究将甲烷作为碳源在固体碳上通过高温反应，可以为开发渗碳技术提供新思路。
四、研究方法1.制备碳基材料；在气相沉积法下合成碳纳米管和石墨烯，采用扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）表征合成的碳基材料。
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量仅次于美国居世界第 ２位。虽然人均数值不高 ，
收 稿 日期 ：００一 ｌ ８ ２ １ Ｏ 一０
作者简介 ： 杨德敏 （ ６一 ） 男 ， １ １ ， 内蒙古扎兰屯人 ， ９ 高级工程 师 ， 主要从事矿山地下 采煤 、 煤化工等方面的研究工作。
《 洁净煤 技术￣ ０ ０年第 １ ２１ ６卷第 ２期
在 活性炭催 化 甲烷制 氢机理 方 面有所 突破 。 关键 词 ： 活性炭 ； 化 ； 催 分解 ； 甲烷 ； 制氢
中图分类号 ：Ｑ １． Ｔ １６６ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ６６７ （ ０ ０ ０ －０４０ １０ －７ ２ ２ １ ）２０ ８－５
随着石油资源 的 日益枯竭 ， 为解 决能源短缺 和燃 油所带来 的温室气体排 放而引起 的环境 污染 问题 ， 开 发 洁净廉价 的燃 料 替代石 油 已成 为各 国竞相 研究 的
容 易再 生 等 优 点 ， 各 行 各 业 有 着 广 泛 而 重 要 的 在
应 用 。
活性炭 本身 具 有 各 种催 化 活 性 ， 可单 独 作 催 化
的过渡工艺过程 。值 得一提 的是 甲烷 的高 温分解 已经不 是新 的反 应 ， 作 为 制 备 炭 黑 的方 法 已经 被 它
挥着重 要 的作 用 。 目前 ， 用最 广 泛 的 大规模 制 氢 应 技 术是 天然气 水 蒸汽 重 整 （ ＭＲ） 该 工 艺虽 然生 产 Ｓ ，
种高效 、 清洁 的替代 能 源 已经越 来 越受 到重 视 ，ｌ ２ 氢能是一种二次能源 ， 在地球上 自然氢的存 在极
世纪人类将迈人氢经济 时代¨ 。 少， 因此必须将 含氢 物质 分解 才 能得 到氢 。 目前 ， 制
活性 炭 催 化 分 解 甲烷 制 氢研 究进 展
杨德敏
（ 华能满 洲里煤化 工有 限责任 公 司， 内蒙古 满 洲里 ０ １０ ） ２４０
摘要： 综述 了 国 内外 活性 炭催 化 甲烷制 氢 的研 究进 展 ， 主要 集 中在 活性 炭 的纹 理特 征 和
表 面化 学性质 对催化 甲烷 性 能 的影 响 ， 活性 炭 失 活机 理 。煤作 为 活 性炭 前 体 和 热 源 ， 由于研 究时 间不长 ， 有许 多进 一 步发 展 的空 间 ， 今后 ， 以将 重点放 在 活性 炭 颗粒 表 面发 生的化 学反 可 应机 理 以及 甲烷分解 和 活性炭 重 新 活化 的机 理等 方 面 ， 而优 化 活 性炭 的性 质 和操 作 参数 ， 从
氢 的方法主要有 电解水 法 、 光解 水法和碳及碳 氢化 合
技术较为成熟 ， 但该过程会产生 Ｃ 因此需要增加 Ｏ，
Ｃ 获和储 存装 置 ， Ｏ捕 这会 使制 氢 的成 本提 高 ２ ０％
一
５ ％ 【 ０ ６ Ｊ 此外
，
， 能量 消耗大 以及 不确 定 的长期 的
Ｃ Ｏ 储存 问题 都 是该 制 氢 技术 的缺 点 ； 甲烷催 化 部 分氧化 法过 程 能 耗 低 ， 采 用 大 空 速 操 作 ， 需 外 可 无 界供热 ， 避 免使 用 耐 高 温 的 合 金 钢 管 反 应 器 ， 可 采 用极其 廉价 的耐火 材 料堆 砌 反 应 器 即可 ， 置 的 固 装 定 投资 明显 降低 ， 尚未 见 到该 技 术 工业 化 的相 关 但
的制氢 方法 。 直 接 由天 然 气 催 化 裂 解 生 成 纯 氢 和 碳 成 之 问
液 中的有机或无机物质 以及胶体颗粒等有很 强的
吸附能 力 ， 有 足 够 的 化 学 稳 定 性 、 械 强 度 及 耐 具 机 酸、 耐碱 、 热 、 溶 于 水 和 有 机 溶 剂 ， 用 失 效 后 耐 不 使
但 由于拥有庞 大 的人 口， ２０ 在 ０ １～２２ ０ ５年 间 ， 国 中
的 Ｃ 放量将 从西 欧 国家 总排 放量 的 ８ Ｏ排 ８％ 上升 到 １７％ ， ６ 从美 国排放 量 的 ５ ３％ 上升 到 ８ ２％ 。未
热点 。氢气是一种理想 的洁净燃料 ， 烧产物 只有 其燃 水， 具有能量密度高 、 可储存 、 可运输 、 污染等 优点 ， 无 因此 ， 世界各 国都 在集 中力 量 发展 洁净氢 能技 术 ， 随
物制合成气法 等 。其 中， 电解水 法 的成 本高 ， 光解 水 法 尚处于研究 阶段 ， 碳及碳氢 化合物制合 成气法 以其 成本低 和技 术 成 熟 成 为 当前 大规 模 制 氢 最 常 用 的
方法 。
１ 甲烷制氢技术
温室气体 特 别 是 Ｃ 的排 放 所 引 起 的气 候 变 Ｏ 化， 已成 为社会 所 关注 的焦 点 。 中国 目前 Ｃ 排放 Ｏ
报道 ； 甲烷 自热重 整工艺是一种新型制氢方法 ， 其 基本原理是在反应器 中耦合 了放热 的甲烷部分 氧 化反应和强吸热的甲烷水蒸气重整反应 ， 反应体 系 本身可实现 自供热【 。传统 的制氢方法如水蒸气 ８ Ｊ 甲烷重整 （Ｒ ， Ｓ Ｍ） 甲烷部分氧化（ Ｏ ， Ｐ Ｍ） 甲烷 自热
全国中 文核心期刊 矿业类核心期刊 《 Ａ— Ｄ规范》 Ｃ ＪＣ 执行优秀期刊＿ ｊ
ｒ
重 整 （ Ｔ 等 在 生成 氢 气 的 同时 产 生 大 量 的 Ｃ Ａ Ｒ） Ｏ， 从 合 成气 中 除去 Ｃ Ｏ不 仅 使 反 应 复 杂 化 ， 且 降 低 而 了经济 效 益 。所 以 ， 目前 正 在 探 索 其 它 无 Ｃ 生 成 Ｏ
着 以燃料 电池 为代 表 的各 种氢 能利 用技 术 的迅猛 发 展， 未来人类对氢 的需求 量将 大幅度上 升 。氢能 作为
一
来 一个 时期 内 ， 中国 能源 的 发展 将 面 临全 球 减排 温 室气体 呼声 的压力 ［５。 ４］ － 天然气 制氢 是 化 石 燃 料 制 氢 工 艺 中最 经 济 合 理 的方 法 ， 甲烷 为原 料 制 备氢 气 的 工艺 在 当前 发 以