《氧化鐵/一氧化碳循環分解水制氫基礎研究》是依託天津大學，由周亞平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：氧化鐵/一氧化碳循環分解水制氫基礎研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：周亞平
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
氧化鐵循環是重要的熱化學循環分解水制氫方法。與其它氧化鐵循環不同，本申請以一氧化碳作為還原劑，從而使整個循環在恆定且較低的溫度下運行，大大降低了制氫成本和技術難度。制氫循環分別產生純氫和純一氧化碳，無需分離混合氣。純氫可作為零碳排放的清潔燃料，一氧化碳可作為一碳化工原料，循環本身無二氧化碳排放。一切可提供無機炭的物質皆可成為一氧化碳來源，若以炭化生物質參與制氫循環，則得到的氫是可再生的。本申請擬研究該制氫循環的核心問題，即：1、研製耐溫多孔氧化鐵材料，以提高相際界面積和強化產氫率；2、研究氧化和還原反應動力學，選擇適宜的催化劑，以使氧化與還原反應速率匹配並強化制氫過程；3、以煤炭為含碳物質代表，探索通過乾餾和催化裂解，在環境友好條件下充分轉化為可用燃料和無機炭的工藝條件。研究成果將為未來的中試研究奠定良好基礎。
結題摘要
在化石燃料耗盡之後，可更新的自然能不能滿足人類需求, 理論上是可再生的氫能承載著人類的希望。本課題完成了鐵氧化物循環制氫的原定研究目標，並有所延伸。我們提出的水不完全分解制氫過程的能量增益值大於1，並且具有突出的工業可操作性。具體成果包括：1、採用一氧化碳作還原劑的FeO/Fe3O4循環溫度恆定，利於大規模生產；2、通過反應動力學研究，確定了與氧化反應大體相等的還原時間，利於循環產率最大化；3、研究了多種添加元素對鐵氧化物晶型和循環穩定性的影響，保證了長期循環的穩定性；4、完成了碳源的探索研究。通過對代表性煤炭（褐煤、瘦煤、焦煤）的催化碳化，證明除無機碳外，產物主要是約占總重15 wt%的氣體燃料，焦油比重很低（褐煤低於10 wt%，瘦煤和焦煤低於5 wt%）。這一結果亦可作為其它有機物或生物質碳化產物的參考；5、將800 oC條件下的FeO/Fe3O4氧化/還原循環反應與900 oC下無機炭的氣化反應耦合，實現了連續制氫實驗，產品氫氣純度達到95 %；6、本課題延伸至燃煤尾氣處理，提出將FeO/Fe3O4制氫循環與高溫碳還原結合處理燃煤尾氣新思路，實現燃煤零排放，並將尾氣轉化為合成氣；7、四次向國際會議提交論文，2次作大會邀請報告。在大會報告中明確指出CCS（二氧化碳捕集與埋藏）不可行，並首次提出治理環境的FCC（強制碳循環）策略思想；8、在二、三區刊物發表4篇標註論文。
