太阳能驱动甲烷化学链重整制氢与甲醇合成的储能系统模拟

为了实现氢能的安全储存与运输,将氢气转化为液态甲醇成为氢气存储的重要方式。氢气与一氧化碳(CO)通过费托合成制取甲醇由于其优异性能而被广泛应用。传统制取氢气与CO的方法主要是甲烷湿重整和甲烷干重整,然而该方法需在高温(≥850℃)下进行,且能量消耗较大,通常依赖甲烷燃烧放热以满足反应条件。提出了一种太阳能驱动甲烷化学链重整制氢与甲醇合成的储能系统,选用氧化镍作为载氧体,反应温度可降至600℃,系统以太阳热能为驱动力,避免了燃烧甲烷,降低了能耗并减少了环境负担。同时,依据“温度对口、梯级利用”原则将甲烷化学链重整产生的高温烟气与燃气蒸汽联合循环耦合进行发电。能量、㶲和灵敏度分析结果表明:燃料反应器与空气反应器温度分别为600℃和1200℃、氧化镍与甲烷物质的量比为0.8、水与甲烷物质的量比为1.9时,系统的能量利用效率为62.82%,㶲效率为64.75%,甲醇产率可达69.73%。在此条件下,甲烷转化率为80.58%,相比传统甲烷重整法降低了250℃,且甲烷转化率显著提高。

王艳娟(1987—),女,河北任丘人,教授,博士生导师,博士。E-mail:90102184@ncepu.edu.cn

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王艳娟,龙云飞,辛宇,等.太阳能驱动甲烷化学链重整制氢与甲醇合成的储能系统模拟[J].洁净煤技术,2024,30(12):95−104.

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