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《Development of a microreactor for the production of hydrogen from ammonia_NEW》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、PaperReviewDevelopmentofaMicroreactorfortheProductionofHydrogenfromAmmonia論文摘要介紹本篇論文在討論以鋁結(jié)構(gòu)電鍍的氧化鋁微型化學(xué)反應(yīng)器中，高觸媒活性在普通溫度時(shí)使無(wú)水氨分解為氮與氫氣的相關(guān)問(wèn)題。藉由調(diào)整反應(yīng)器的幾何外觀、提高電鍍觸媒支撐表面積、觸媒釕的選定、不同的觸媒催化劑對(duì)於反應(yīng)器溫度表現(xiàn)的影響反應(yīng)器中氨在時(shí)轉(zhuǎn)化為相當(dāng)於可產(chǎn)生60W電力的氫氣量→似可廣泛應(yīng)用於可攜式裝備背景介紹從液態(tài)燃料至鋰電池，微型化學(xué)裝置由於高能量密度特性，逐漸成為新的能源發(fā)展上重要的主軸
2、。其中質(zhì)子交換膜燃料電池中包含了燃料處理器（被視為氫的來(lái)源），此來(lái)源尚有許多其它的方式如水蒸氣的重組、部份氧化反應(yīng)及氨的裂解等方式。在前述的幾種氫提供所需的反應(yīng)中，許多是吸熱反應(yīng)，此意謂著必需由電池其它部份提供熱量（放熱反應(yīng)）如燃燒反應(yīng)。所以如何把這兩個(gè)反應(yīng)所需進(jìn)行的熱交換偶合連接在一個(gè)微型裝置內(nèi)是一個(gè)很重要議題。熱交換策略直接偶合配對(duì)連接方式：藉由一個(gè)雙功能的觸媒讓所需的吸熱及放熱反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。但文獻(xiàn)僅發(fā)現(xiàn)這種方式僅能適用單一燃料系統(tǒng)，且十分的複雜。短暫偶合配對(duì)連接方式：吸熱及放熱反應(yīng)在電池內(nèi)相同的空間裏交替的進(jìn)行。這個(gè)方式已經(jīng)有許
3、多文獻(xiàn)諸如Dudukovic等發(fā)表過(guò)。大約是當(dāng)微放熱流流動(dòng)時(shí)，熱會(huì)被電池所抓?。╰rapped），在反覆的階段操作程序中卻極易導(dǎo)致失敗?？臻g區(qū)隔偶合配對(duì)連接方式：這就是本文的熱交換策略所建議的。亦即藉由一個(gè)熱傳導(dǎo)介質(zhì)區(qū)隔兩個(gè)反應(yīng)，一邊是吸熱反應(yīng)，一邊即是放熱反應(yīng)。空間區(qū)隔偶合配對(duì)連接方式左列是先前的研究，大多數(shù)是在較大的裝置中且反應(yīng)物通常被先預(yù)熱，其採(cǎi)用的理論模型都是1維模型。然而此1維模型應(yīng)用在氣相系統(tǒng)微型裝置時(shí)無(wú)法有效的適用。本篇論文中，作者呈現(xiàn)一個(gè)均一系的丙烷燃燒系統(tǒng)提供氨分解反應(yīng)時(shí)所需的熱源，而且宣稱是現(xiàn)今第一個(gè)2維模型的計(jì)算
4、流體力學(xué)研究成果?；瘜W(xué)模型放熱反應(yīng)側(cè)：丙烷與空氣組成的預(yù)混合氣體被注入燃燒反應(yīng)的流道中進(jìn)行燃燒反應(yīng)。…WestbrookandDryer進(jìn)氣側(cè)濃度較高，所以在格點(diǎn)化時(shí)採(cǎi)用較精細(xì)切割。氨分解反應(yīng)（釕觸媒）FromMicroreactorModelingforHydrogenProductionfromAmmoniaDecompositiononRuthenium…S.R.Deshmukh,A.B.Mhadeshwar,andD.G.Vlachos*2004氨分解反應(yīng)（釕觸媒）…cont.氨分解反應(yīng)（釕觸媒）…cont.氨分解反應(yīng)（釕觸媒
5、）…cont.氨分解反應(yīng)（釕觸媒）吸熱反應(yīng)側(cè)：總反應(yīng)Notice:1.12步驟的中間反應(yīng)2.觸媒反應(yīng)屬表面反應(yīng)，單位為面積而非體積統(tǒng)御方程式與數(shù)值分析計(jì)算模型介紹：平行板狀反應(yīng)器模型，重組器與燃燒反應(yīng)室中間由牆所區(qū)隔，總模型長(zhǎng)度為1公分，燃燒室流道寬度為600μm，重組器流道寬度為300μm，牆壁厚度為300μm，流道高度被限定在5到10mm之間。寬高比符合2維模擬原則。由於幾何對(duì)稱性，故模擬切為一半來(lái)運(yùn)算以節(jié)省計(jì)算時(shí)間。不像在大尺寸時(shí)進(jìn)入的物質(zhì)性質(zhì)不均勻的限制條件下，此模型的上述幾何尺寸，可合理使用連續(xù)性假設(shè)。模擬軟體使用Fluen
6、t來(lái)進(jìn)行。變數(shù)設(shè)計(jì)→假設(shè)進(jìn)氣燃料被擇定時(shí)，密度及黏度可查得，另尺寸可由設(shè)計(jì)者自由設(shè)定；v:designvariable紊流或?qū)恿髂Ｊ絚onservationequations壓降、邊界層問(wèn)題(non-slipcondition)Timeaverageproperties反應(yīng)熱(放熱反應(yīng))經(jīng)過(guò)釕觸媒層的熱傳問(wèn)題K(thermalconductivity):designvariable反應(yīng)熱(吸熱反應(yīng))T:Designvariable;Conversion(forrxnneed)(collisiontheory)Hint:統(tǒng)御方程式與數(shù)值
7、分析…cont.在氣相流場(chǎng)中假設(shè)為穩(wěn)態(tài)，運(yùn)用連續(xù)方程式、動(dòng)量方程式、能量方程式和物質(zhì)守恒方程式來(lái)求解。在固相系中運(yùn)用熱傳方程式求解選用有限體積法來(lái)求近似解在網(wǎng)格模型中運(yùn)用差分方程式進(jìn)行離散，計(jì)軸格點(diǎn)有100個(gè)，在牆及燃燒室流道半徑置50格點(diǎn)，另外於重組器流道半徑置25格點(diǎn)（重組器流道半徑僅燃燒器的1/2）如此合計(jì)13000個(gè)格點(diǎn)運(yùn)算。數(shù)值分析…cont.溫度分佈轉(zhuǎn)化率丙烷燃燒速度(kmol/m3s)速度分佈在高梯度及觸媒牆鄰接的地方，作者修正了格點(diǎn)分佈的狀況，以避免誤差過(guò)大及發(fā)散的狀況。經(jīng)過(guò)重新網(wǎng)格化之後的格點(diǎn)數(shù)，最多到200000萬(wàn)
8、格點(diǎn)不等。Fluent求解過(guò)程與假設(shè)介紹使用穩(wěn)態(tài)（steadystate)假設(shè)流體密度使用理想氣體方程式求得氣相物質(zhì)的獨(dú)立性質(zhì)如熱傳導(dǎo)度利用氣體動(dòng)力論求得比熱的部份為溫度的函數(shù)，利用多項(xiàng)式去近似（fitting）熱力學(xué)實(shí)
