循环流化床气化原位吸储氢吸附强化水汽变换制氢机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51876130
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 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:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Hydrogen production from a large number of solids feedstock consists of gasification, water gas shift (WGS), pressure swing adsorption (PSA) and waste heat recovery. Carbon contents in the slag and fly ash from fluidized-bed gasification are usually higher, and tars can be produced. Hydrogen purity, selectivity and conversion are not high due to WGS thermodynamic equilibrium limited. New technology on hydrogen production in this project is carried out by in-situ H2 sorption-enhanced WGS reaction combined circulating fluidize-bed gasification. Gradually widening cone type furnace with different staged fluidization is designed and makes the particles with bed height increase showed different distribution characteristics. The gas-solid flow can be distributed uniformly and the residence time of small particles in the furnace is increased. Tars can be eliminated by high temperature during combustion and gasification process with CaO injection. CO WGS reaction equilibrium is broken with the dynamic coupling by in-situ H2 sorption to increase the selectivity and conversion. WGS catalyst and materials of H2 sorption always in near fresh states are moved by slow moving bed for continuous reaction and regeneration to pure hydrogen production. Theory and key factors on multiphase flow, gasification and combustion in circulating fluidized bed furnace will be studied. The characteristics of in-situ H2 sorption in WGS reaction, kinetics and mechanisms of reaction equilibrium movement will be explained. Several kinds of hydrogen storage materials in WGS environment will be developed and the strategy in their structures and performances improvements is clarified. The mechanisms of hydrogen production and in-situ sorption/storage as well as the methods of system control will be explored.
大量固体原料热转化制氢包括:原料气化、水汽变换、变压吸附及余热回收等,通常流化床气化排渣与飞灰碳含量较高,水汽变换受热力学平衡限制,产氢纯度、选择性和转化率均不高。本项目提出:循环流化床气化原位吸储氢吸附强化水汽变换制氢新技术,以变径炉膛逐级流态化理论,使不同颗粒随床层高度增加呈现不同分布特征,提高气固接触均匀性和细轻颗粒炉内停留时间,高温气化喷钙增效抑制污染产生;以动力学耦合,原位吸储氢,打破水汽变换反应平衡限制,提高选择性和转化率,慢速移动床实现催化剂和吸氢材料连续移动、反应和再生,使其始终处于近新鲜状态,吸附强化连续一步制纯氢,节省产品分离。项目揭示变径循环流化床多相混合流动、气化原理及影响因素,重点研究水汽变换原位吸储氢特性、动力学及引起制氢关键反应平衡移动的作用机制,发展几种在水汽变换特定使用环境的吸氢材料并澄清其结构性能调变策略,弄清新工艺制氢原位吸储氢机理与调控方法。

结项摘要

大量生物质固体原料热转化制氢包括:原料热解气化、水汽变换、变压吸附及余热回收等,通常水汽变换受热力学平衡限制,产氢纯度、选择性和转化率均不高。本项目提出:生物质热解气化原位吸储氢吸附强化水汽变换制氢新技术,以动力学耦合,通过热解气化原位吸储氢,打破水汽变换反应平衡限制,提高选择性和转化率,慢速移动床实现催化剂和吸氢材料连续移动、反应和再生,使其始终处于近新鲜状态,吸附强化连续一步制纯氢,节省产品分离。项目揭示生物质热解气化原理,影响因素及动力学,重点研究水汽变换原位吸储氢特性、动力学及引起制氢关键反应平衡移动的作用机制,发展几种在水汽变换特定使用环境的吸氢材料并澄清其 结构性能调变策略,弄清新工艺制氢原位吸储氢机理与调控方法;Aspen Plus研究了H2 吸附对 CO 水汽变换的强化作用,研究过程能量转换和参数优化。本项目研究取得了较好的研究成果,共发表国际SCI收录论文14篇(第一标注),其中影响因子IF 10以上4篇,授权发明专利4项,申请发明专利2项,培养博士生2名,硕士生8名,2名研究生获上海市优秀毕业生,2名研究生获国家奖学金,本项目部分研究内容2020年获上海市自然科学二等奖1项。项目负责人获2021年上海市优秀学术带头人、2021年上海市育才奖。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(2)
专利数量(6)
Hydrogen sorption and desorption behaviors of Mg-Ni-Cu doped carbon nanotubes at high temperature
Mg-Ni-Cu掺杂碳纳米管的高温吸放氢行为
  • DOI:
    10.1016/j.energy.2018.11.054
  • 发表时间:
    2019-01-15
  • 期刊:
    ENERGY
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    Dou, Binlin;Zhang, Hua;Wu, Chunfei
  • 通讯作者:
    Wu, Chunfei
Hydrogen production from the thermochemical conversion of biomass: issues and challenges
生物质热化学转化制氢:问题和挑战
  • DOI:
    10.1039/c8se00535d
  • 发表时间:
    2019-02-01
  • 期刊:
    SUSTAINABLE ENERGY & FUELS
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Dou, Binlin;Zhang, Hua;Xu, Yujie
  • 通讯作者:
    Xu, Yujie
Sorption enhanced aqueous phase reforming of biodiesel byproduct glycerol for hydrogen production over Cu-Ni bimetallic catalysts supported on gelatinous MgO
凝胶状 MgO 负载的 Cu-Ni 双金属催化剂对生物柴油副产物甘油进行吸附强化水相重整制氢
  • DOI:
    10.1016/j.jclepro.2022.135491
  • 发表时间:
    2022-12
  • 期刊:
    Journal of Cleaner Production
  • 影响因子:
    11.1
  • 作者:
    Dashuai Liu;Binlin Dou;Hua Zhang;Kai Wu;Chuanqi Luo;Jingbo Du;Daoxing Gao;Haisheng Chen;Yujie Xu
  • 通讯作者:
    Yujie Xu
Chemical looping steam reforming of ethanol without and with in-situ CO2 capture
不使用或使用原位 CO2 捕获的乙醇化学循环蒸汽重整
  • DOI:
    10.1016/j.ijhydene.2021.12.066
  • 发表时间:
    2021-12
  • 期刊:
    International Journal of Hydrogen Energy
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    Pingchao Zeng;Binlin Dou;Hua Zhang;Kai Wu;Longfei Zhao;Haisheng Chen;Yujie Xu
  • 通讯作者:
    Yujie Xu
Study on non-isothermal kinetics and the influence of calcium oxide on hydrogen production during bituminous coal pyrolysis
烟煤热解非等温动力学及氧化钙对产氢影响的研究
  • DOI:
    10.1016/j.jaap.2020.104888
  • 发表时间:
    2020-09
  • 期刊:
    Journal of Analytical and Applied Pyrolysis
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Hao Zhang;Binlin Dou;Hua Zhang;Jingjing Li;Chenjie Ruan;Chunfei Wu
  • 通讯作者:
    Chunfei Wu

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甘油水蒸气重整制氢及其CO_2原位吸附强化的研究
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    ZHANG Yi
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 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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纳米介孔组装多功能载氧体连续催化吸附强化化学链制氢作用机制
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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

        graph TD
          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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