基本信息
- 项目名称：
- 化学链蒸汽重整制氢与合成气氧载体
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 目前，全球主要工业化用氢来自于天然气蒸汽重整工艺，但该工艺反应条件需高温、高压，产出的合成气比例（H2/CO）接近3，不适合于液体燃料制备，为得到纯氢还需复杂的分离步骤。基于化学链概念的新型制氢技术-化学链蒸汽重整（Chemical-looping Steam Reforming of Methane，CL-SRM）是在现代工业对氢能与高效制氢技术不断需求的背景下诞生的。
- 详细介绍：
- 基于化学链的概念，化学链蒸汽重整（Chemical-looping Steam Reforming of Methane，CL-SRM）制氢与合成气工艺是一种近年提出的新型制氢技术，其利用CL-SRM的两步Redox（氧化还原）反应将甲烷与水蒸气的反应过程分成甲烷部分氧化反应与热化学分解水反应分别制得合成气与氢气，甲烷与水蒸气分开进料，避免了气体分离步骤，反应效率更高，具有较好的的应用前景。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计、发明的目的: 设计一种高活性、长寿命化学链蒸汽重整（Chemical-looping Steam Reforming of Methane，CL-SRM）用氧载体（Oxygen Carrier），实现天然气与水蒸气的化学链重整，连续制取氢气与合成气（2H2/CO），避免了传统蒸汽重整制氢过程中繁琐气体分离过程与因水蒸气与天然气直接接触而产生的副反应，从而达到天然气资源高效利用的目的，推动氢能的利用。基本思路： 在热力学分析与文献整理的基础上，选择氧载体材料并进行制备方法设计；选用现代材料表征手段对氧载体的性能进行表征，初步获得氧载体基本氧化还原与围观形貌性能；在实验室自制的化学链重整固定床反应器中对氧载体进行评价获得氧载体的化学链重整性能并筛选出最佳氧载体；下一步对氧载体在膜反应器中进行评价，完成化学链重整连续化反应评价，提出氧载体与氧渗透膜的匹配方式与反应装置优化方案；最终在完成实验室化学链重整连续化反应的综合评价，在此基础上完善氧载体的设计与构建理论基础。创新点：化学链蒸汽重整工艺、氧载体技术关键：氧载体的设计与构建、反应设备的设计主要技术指标：产品气的纯度与品质、氧载体的反应效率、氧载体使用寿命
科学性、先进性
- 化学链重整概念是近年由Rahual D. Solunke等学者提出，并指出化学链重整的广泛用途与优势。申请者发表在国内权威化学杂志《化学进展》中的“金属氧化物两步法热化学循环制氢”指出（Chemical-looping Steam Reforming of Methane，CL-SRM）是一种具有潜在前景的制氢方式。利用自身在天然气转化与催化材料方面研究优势，申请者设计并开发了一系列铈基氧载体成功的制取了纯氢气与合成气，充分发挥了铈基材料的优越储-放氧性能，部分研究成果发表在《Journal of Rare Earths》、《Journal of Natural Gas Chemistry》与《Mendeleev Communications》国际期刊上，并且取得了审稿专家与同行的肯定。鉴于该技术在国内外取得的认同感，在此基础上申请者为进一步实现该工艺的连续化生产，将工作重点投向于CL-SRM用氧载体的设计与构建以及反应体系创新设计上。
获奖情况及鉴定结果
- 作品受到《所在大学课外创新基金》与《所在大学分析测试基金》资助获“第六届云南高校青年学术科技节”一等奖
作品所处阶段
- 实验室研究阶段
技术转让方式
- 专利实施许可、技术开发服务
作品可展示的形式
- 图片、录像、样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本作品开发的氧载体应用在CL-SRM（化学链蒸汽重整）技术上可以实现氢气与合成气的连续制取，避免传统SRM工艺中的复杂气体分离步骤，大大降低了天然气转化成本。CL-SRM氧载体技术的突破能够实现天然气的高效转化，推动氢能的利用，可以大幅度降低二氧化碳的排放给环境带来的压力，该技术具有很好的环境与经济效益，应用前景十分广阔。
同类课题研究水平概述
- 根据申请者近年公开发表的研究成果与国际期刊审稿人的评价，申请者的作品课题研究水平达到了国际同类课题研究水平，在国内同类课题研究中处于领先地位。化学链蒸汽重整氧载体的开发与利用不仅对天然气的转化与纯氢的制备具有重要意义，还为化学链反应系统与新型反应体系的设计和开发提供了借鉴意义。该方面的技术基础研究为未来能源转化领域提供了良好的技术支撑，是一项富有挑战与机遇的新型能源研究课题。
