基于液滴微流控的生物质醇光催化制氢机理研究
结题报告
批准号:
51606046
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
王超
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:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
贾莉斯、蔡小燕、孙思帆、李俊、邵雪峰、赵冲
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
客服二维码
微信扫码咨询
中文摘要
近年来,随着电子设备朝着微型化、高能耗方向发展,微型供能系统以其高效和环境友好等特点被广泛研究,作为微型燃料能源系统的重要能源载体之一,氢源问题成为了限制其发展的瓶颈之一。微流控光催化重整制氢不但偶联了太阳能和生物质两种可再生资源,更可实现在微型芯片上即时产氢,避免了微型燃料电池需额另外储氢的难题和安全隐患。生物质醇光催化重整制氢反应效率的提高很大程度上受到反应工艺的限制。. 本项目将采用生物醇水溶液液滴用改性光催化剂乳化的方法,使制氢反应在微乳液界面上进行,每个液滴都可作为独立的微反应单元。通过控制液滴在多相体系的流动等,使微液滴各处反应在均匀光照下进行,实现连续流动高效制氢。这种方法不但可以提高光利用率、催化剂和原料的使用效率实现节能省料,还可源源不断高效产氢。本项目将进行微通道芯片的设计制备,重点研究光催化剂颗粒在微液滴界面的乳化催化过程,探索液滴微流控光催化剂制氢机理,构建新型微流控制氢反应体系。
英文摘要
As electronic devices develop toward miniaturization in recent years, extensive researches have been carried out for micro fuel supply system for its high efficient and environment friendly features. However, hydrogen source problem limits its development. Hydrogen production from microfluidic photocatalytic reforming method, not only couples solar energy and renewable biomass resources, but also achieves instant hydrogen production on a microchip. This method could avoid hydrogen storage and carrying problems of micro fuel cell.. The improvement for hydrogen production efficiency of bio-alcohol catalytic photo-reforming is strictly limited by the reaction process. This project will use bio-alcohol and water mixture droplets overwrapped by modified photocatalysts to produce hydrogen, the reaction for each drop occurs at the interface, for which each droplet can be considered as an independent micro-reactor. Continuously flow and high-efficiency hydrogen production could be achieved by controlling the droplet flow in multiphase under uniformly illumination. This method could not only improve the utilization efficiency of light, catalyst and raw materials to achieve energy and materials saving, but also obtain a steady stream of hydrogen. The project involves in designing and preparing micro-channel chips, and mainly focuses on the study of photocatalyst particle on the micro-droplet interface for emulsion and catalysis process. We will try to explore the mechanisms of microfluidics photocatalyst hydrogen production. An innovating microfluidic hydrogen production reaction system will be constructed.
我国和粤港澳大湾区的经济社会的迅速发展对能源的需求不断加大,氢能作为一种高效的理想能源载体,可以满足我们对可再生新能源的迫切需求。利用可再生太阳能光催化制氢可以避免传统热化学制氢对热能的大量消耗,还可以利用可再生生物质等作为制氢原料,进而摆脱传统化石制氢原料的依赖。但是,大量的生物质液体原料或有机废液与水形成了油水两相体系,光催化效率极低,为了解决此问题本项目开展了基于微流控技术的光催化重整制氢新方法的研究。通过本项目的研究,我们成功构筑了高效液滴微流控光催化制氢系统,并开发了光催化乳化剂的微尺度液滴进行乳液界面催化制氢新工艺。通过对光催化剂、微流控平台上微乳液反应单元的研究,提升了光重整制氢的反应传质效率和光生载流子转化率,实现了生物质醇水两相体系转化率的大幅度提高,以及光催化剂光-氢转化率数量级上的提高。实际上,由于微流控系统产氢量的限制没有完全实现该产氢体系为微型燃料电池供氢的应用目标,但仍然成功拓展了可再生生物质原料太阳能制氢途径。 本项目通过大量的材料制备、光重整制氢实验、制氢反应动力学模拟、多相流动中固体微球受力模拟等研究,基本掌握了微流道中流动条件对光催化剂固体颗粒定量化构建微反应单元的作用机制;通过多种表征手段和产氢速率等指标,揭示了催化剂颗粒的双亲表面改性和微乳体系增强液-液界面反应的协同效应;通过反应动力学模拟和催化剂颗粒在多相微流道中的受力分析,基本阐明发现了微乳液界面光催化产氢传质的规律和新工艺制氢的过程强化方法。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Improved hydrogen production from glycerol photoreforming over sol-gel derived TiO2 coupled with metal oxides
与金属氧化物偶联的溶胶凝胶衍生的 TiO2 相比,甘油光重整提高了氢气产量
DOI:10.1016/j.cej.2017.02.033
发表时间:2017
期刊:Chemical Engineering Journal
影响因子:15.1
作者:Wang Chao;Cai Xiaoyan;Chen Ying;Cheng Zhengdong;Luo Xianglong;Mo Songping;Jia Lisi;Lin Pengcheng;Yang Zhi
通讯作者:Yang Zhi
Inertial particle focusing and spacing control in microfluidic devices
微流体装置中的惯性粒子聚焦和间距控制
DOI:10.1007/s10404-018-2035-7
发表时间:2018-02
期刊:Microfluidics and Nanofluidics
影响因子:2.8
作者:Wang Chao;Sun Sifan;Chen Ying;Cheng Zhengdong;Li Yuxiu;Jia Lisi;Lin Pengcheng;Yang Zhi;Shu Riyang
通讯作者:Shu Riyang
DOI:--
发表时间:2017
期刊:工程热物理学报
影响因子:--
作者:孙思帆;王超;陈颖;成正东;蔡小燕;卜恩奇
通讯作者:卜恩奇
DOI:10.1016/j.cej.2019.03.259
发表时间:2019-08-15
期刊:CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
影响因子:15.1
作者:Bu, Enqi;Chen, Ying;Song, Qingbin
通讯作者:Song, Qingbin
DOI:doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.113435
发表时间:2019
期刊:Applied Energy
影响因子:--
作者:Mingzheng Liao;Ying Chen;Zhengdong Cheng;Chao Wang;Xianglong Luo;Enqi Bu;Zhiqiang Jiang;Bo Liang;Riyang Shu;Qingbin Song
通讯作者:Qingbin Song
高稳定铂/高熵催化剂的可控构筑及其丙烷部分氧化制氢研究
  • 批准号:
    22378073
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    王超
  • 依托单位:
生物质醇光热化学链重整制氢中热载流子作用机理研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    王超
  • 依托单位:
基于全光信号处理的超高速成像系统大数据压缩
  • 批准号:
    61975248
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    王超
  • 依托单位:
国内基金
海外基金