二甲醚水蒸气重整制氢的模型和数值模拟

王庆武,李 聪

(上海工程技术大学 车辆工程系，上海 201620)

0 概述

二甲醚作为当代新式绿色能源，其进行重整反应能够生成氢气，可以作为车载和生活燃料的代替能源，为内燃机及其他动力系统提供能源。二甲醚具有环保、洁净、安全等优良性能[1]，非常容易被压缩为液体(0.5 MPa),二甲醚物理性质和液化石油气相似，含氢量高，热值高，可以用液化石油气的设备来对其进行运存，易于储存和运输。二甲醚燃烧的产物与其他能源相比，极大程度上减少了污染[2-3]。虽然H2的质量能量密度很大，但其体积能量密度极低，且氢气的密度很低，很难对其进行压缩和液化，容易发生爆炸危险，运输和储存难度大，不能实现广泛应用[4]。二甲醚的体积能量密度大于H2和CH3OH，二甲醚重整制氢没有腐蚀性，反应所需条件要求低，产品的组分简单，容易使其分离，运作成本较少，而且与质子交换膜对氢源的限制条件吻合[5]。重整制氢的方法[6]包含自热重整、水蒸气催化重整、部分氧化重整。当前使用较多的为水蒸气重整，目前世界超过一半的氢气是通过此方式获得的。文献[7]中制备了Cu-Mo2C/Al2O3双功能催化剂,发现负载Cu之后催化剂的粒径减小，增强了二甲醚重整制氢的催化活性。文献[8]中采用共沉淀法制备了ZnO-ZrO2固溶体催化剂,结果发现此催化剂的催化性能极好，显著提高了二甲醚转化率和氢产率，并且降低了一氧化碳的选择性。文献[9]中通过对热力学的研究证明了二甲醚水蒸气重整制氢这种方式的切实性。……