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科学研究
使用热力学可逆化学反应器克服化学平衡限制
 最后更新: 2020-04-24  作者: 佚名  浏览: 198次

  化学工业过程中热力学损失极大地推动了高效传热和传质设备的设计,但是其核心—反应器内的化学转化尚未取得重大突破。基于此,Ian S. Metcalfe等人设计了一种能够接近热力学可逆的“化学存储反应器”,并将其应用于水煤气变换制氢过程,也被称为“绿色”制氢气的重要途径。文章发表在Nature Chemistry(2019, 11: 638–643)上。
  该反应器通过由钙钛矿相(La0.6Sr0.4FeO3-δ)组成的固态氧存储器,将氧气从(氧化)水流转移到(还原)一氧化碳流中,从而避免了反应气体的混合。由于其非化学计量的可变程度,该存储器能够与反应气流保持接近平衡,从而实现了化学反应的可逆性。该反应器可以生产出纯净的H2,相较于传统技术,该工艺只需一个反应器,无需分离过程,如果投入实际生产将大大降低H2工业装置的占地和生产成本。

 

图1. 水煤气变换反应器的热力学可逆性
(图片来源:彩票注册_彩票最佳网投平台_彩票最新平台app-诚信第一 Nature Chemistry, 2019, 11: 638–643)

 


图2. 转化率、反应器性能指标(K*)和出口摩尔分数(实际和模型)与循环数和时间的关系
(图片来源:彩票注册_彩票最佳网投平台_彩票最新平台app-诚信第一 Nature Chemistry, 2019, 11: 638–643)

 

原文链接:

原文作者:

Ian S. Metcalfe *, Brian Ray, Catherine Dejoie, Wenting Hu, Christopher de Leeuwe, Cristina Dueso , Francisco R. García-García, Cheuk-Man Mak, Evangelos I. Papaioannou , Claire R. Thompson and John S. O. Evans

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