山西活性炭吸附氯化氢-燃料电池应用

　　活性炭吸附氯化氢-燃料电池应用

　　活性炭吸附氯化氢-燃料电池的应用，在固体氧化物燃料电池的应用中，氯化氢和硫化氢的气体会影响电池的性能，因此非常必要的。使用吸附剂净化气体是一种非常适用的方法。在本期中，我们对几种活性炭、改性活性炭和其他吸附剂的吸附等吸附剂的吸附能力。氯化氢和硫化氢用浸渍活性炭和金属氧化物吸附剂去除。

　　燃料电池的主要用途是固定电力设备，包括热电联产装置、航天器（质子交换膜燃料电池）的车载电力或其他封闭环境。沼气通常用于转化固体氧化物燃料电池中的电能，但沼气中的氯化氢会导致脆弱的发电部件腐蚀。氯化氢是沼气原料中的主要燃料杂质之一。为了成功运行固体氧化物燃料电池，应在一定程度上去除。活性炭只能吸收氯化氢的一部分，所以我们这次使用的活性炭是经过改性的。

　　活性炭吸附剂试验试验

　　两种吸附剂的物理特性：碳酸钾浸渍活性炭和其他混合物。硫化氢和氯化氢等高挥发性和有害物质只在很小程度上吸附在活性炭上。因此，纯物理吸附过程是不可行的。化学吸附需要去除这些污染物，比物理吸附强得多。相互作用是气体和固体表面共存的真正化学键。如果在有利的温度和压力条件下在所有表面发生物理吸附，化学吸附只发生在某些表面，只发生在这些表面没有其他吸附物时。化学吸附停止，当吸附不再直接接触表面时。因此，它是一个单层过程。物理吸附和化学吸附通常同样快。吸附中的速率决定步骤不是吸附本身。确定活性炭孔隙周围颗粒边界层的质量传递和质量传递形成速率的步骤。

　　为了分析氯化氢对活性炭吸附能力的影响，使用100和1000ppmv氯化氢含量测试气体与氮气平衡。将这些气体混合并装瓶。混合试验气体的相对测量不确定度为3%。这意味着对于10000ppmv氯化氢气体混合物1000ppmv氯化氢气体混合物的准确性为3和30ppmv。100ppmv氯化氢和200ppmv气体混合物硫化氢。

　　测试程序

　　用碳酸钾浸渍的活性炭和其它混合物的两种吸附剂进行试验。通过玻璃吸附器和气体洗涤瓶对气体混合物进行测试，并在30秒内监测气体洗涤瓶中的去离子水pH值。根据以下程序进行典型的测试：校准包括pH电极的pH将测量的活性炭和其他混合物吸附剂添加到吸附器中和150ml用安装了pH在气体洗涤瓶中加入电极的去离子水。连接所有管道后，通过氮气检查所有仪器的密封性。在获得数据记录后，将测试气体混合物输送到吸附器。连续测量pH每30秒记录一次值。在pH当值降至3以下时，停止试验。之后，基于pH在试运行过程中，通过吸附器计算氯化氢的值变化。

　　上述试验结果显示。可以看出，22分钟后，气体洗涤瓶pH值降至3以下，而在反应器中不使用活性炭吸附剂样品。用活化氧化铝样品装载反应器分别产生66和71分钟的穿透时间。氯化氢的吸附容量为0.0288g/g。提高气体流量的结果如图1所示b所示。**次试验是在反应器中没有活性炭吸附剂负载，12分钟后气体洗涤瓶中去除离子水pH值降至3以下。氯化氢的吸附容量为0.0288g/g降低至0.0172g/g。

　　活性炭对氯化氢的吸附性能。°C，氯化氢入口浓度100000ppmv，粒径3-4mm。

　　活性炭吸附剂颗粒尺寸是影响吸附性能的参数之一，除了空气时间、空速和入口浓度外。在吸附装置的设计中，它是一个限制因素，因为除了装置尺寸外，颗粒尺寸对压降是决定性的。

　　沼气中的氯化氢必须去除到一定程度，以确保固体燃料电池的无故障运行。研究了碳酸钾浸渍活性炭的吸附性能。计算了氯化氢的吸收量，即活性炭的利用值。氯化氢的吸附容量是在不同的空气时间和空气速度、入口浓度和粒径下进行的。活性炭低温氯化氢吸附试验得出以下结论：

　　1.活性炭的氯化氢吸附能力取决于反应器中进料气体与活性炭的接触时间。气时空速越高，接触时间越短，活性炭吸附性能下降。气时空速8万活性炭样品h -1点得到*好的结果。将气时空速提高到1.6万h -对活性炭有一定的影响。

　　2.气时空速160000h -在下一次试验中，将活性炭颗粒粉碎成500至1000微米之间的颗粒会加倍氯化氢的吸附。从技术上讲，粉碎活性炭颗粒会增加接触面积，这应该会带来良好的效果，但较小的颗粒扩散路径较短。然而，在8000h -在气时空速下进行的测试并未证实该理论。活性炭只通过压碎颗粒获得*小的好处。这背后的原因可能是将活性炭压碎成颗粒，破坏大孔隙。

　　3.增加氯化氢的入口浓度导致活性炭吸附15%的氯化氢，这是吸附分离的驱动力。此外，当氯化氢的入口浓度从100增加到1000ppmv测试时间几乎减少了10倍。换句话说，原料气体中更多的氯化氢分子会使活性炭上的游离吸附点饱和得更快。

　　4.磷酸钾能吸附氯化氢和硫化氢。由于热力学系统力求*小的自由能，因此*好吸附具有高键合能的成分。h -1和16000h -两次空速试验证实了同时吸附浸渍活性炭的可能性。