微重整过程多势差耦合驱动的相界面热质传递

甲醇微通道重整制氢是燃料电池所急需的燃料处理技术的重要发展方向。微通道重整反应是涉及微观热质传递、催化反应动力学等物理和化学势差耦合驱动的复杂过程，迄今对其机理仍缺乏充分认识，不能对过程的优化提供有效的理论指导。本项目针对包含催化剂功能表面的相界面微系统，考虑尺度效应引起的各相关影响因素，利用化学热力学分析考虑化学势差对界面热质传递的影响，建立完善的物理、化学耦合驱动的相界面微观传递分析模型，结合对甲醇的微通道重整制氢过程系统的实验研究，揭示操作条件和反应机理之间的关联机制，以及过程参数和温度、组份和速度场的分布和演化规律。基于上述研究，综合考虑微通道重整反应过程传热与传质的协同竞争机制、与组份等物理量场演变相关联的微通道催化层的优化布置，以及高效的微反应器热环境管理，为微通道重整制氢的综合优化奠定理论基础，并进一步拓展对多势差耦合驱动的微观热质传递现象的认知领域。

甲醇微通道重整制氢是燃料电池所急需的燃料处理技术的重要发展方向。微通道重整反应是涉及微观热质传递、催化反应动力学等物理和化学势差耦合驱动的复杂过程，迄今对其机理仍缺乏充分认识，不能对过程的优化提供有效的理论指导。本项目针对包含催化剂功能表面的相界面微系统，考虑尺度效应引起的各相关影响因素，利用化学热力学分析考虑化学势差对界面热质传递的影响，建立完善的物理、化学耦合驱动的相界面微观传递分析模型，结合对甲醇的微通道重整制氢过程系统的实验研究，揭示操作条件和反应机理之间的关联机制，以及过程参数和温度、组份和速度场的分布和演化规律。基于上述研究，综合考虑微通道重整反应过程传热与传质的协同竞争机制、与组份等物理量场演变相关联的微通道催化层的优化布置，以及高效的微反应器热环境管理，为微通道重整制氢的综合优化奠定理论基础，并进一步拓展对多势差耦合驱动的微观热质传递现象的认知领域。提出了一种以甲醇水蒸气重整制氢为基础的具有太阳能蓄能功能的分布式能量系统，实现了以氢能为载体的太阳能高效存储。目前，本项目已经全面完成预期目标。项目执行期间，完成学术论文11篇，其中，SCI收录的国际学术期刊论文4篇、EI收录的一级学报论文4篇、国际学术会议论文3篇；培养毕业1名博士研究生和5名硕士研究生；申请国家发明专利6项、获得授权发明专利7项；获得2011年度国家科技进步二等奖1项。