煤焦与甲烷协同转化及合成超级电容器电极

发布时间：2023-08-08 19:42

　　天然气(主要成分是甲烷)是常见的制备H₂或合成气(CO和H₂)的重要原料,特别是页岩气等非常规天然气的大规模开发有力地促进了甲烷转化技术的发展。煤焦是煤碳热解的重要产物,其高值化利用对煤碳的分质高效转化具有重要意义。超级电容器是一种很有发展前景的能量存储装置,在便携式电子产品、工业和运输领域中具有广泛的应用。碳材料(如活性碳、石墨烯、碳化物衍生的碳等)是超级电容器中常见的电极材料,因其具有成本低、环保、电容性能良好等优点,而备受关注。本文通过设计与利用煤焦与甲烷的协同转化,实现了联产合成气和用于超级电容器电极的复合碳材料的目的。研究内容方面,主要探究了该工艺中合成气的生成规律,表征了反应生成的碳材料的表面结构特征,还评价了这种碳材料作为超级电容器电极材料时的电容性能。本文分别采用K₂CO₃、Na₂CO₃和熔融盐(K₂CO₃与Na₂CO₃的混合物)作为煤焦与甲烷协同转化的...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 甲烷制氢技术
        1.1.1 甲烷资源概述
        1.1.2 甲烷催化裂解
        1.1.3 甲烷水蒸汽重整
        1.1.4 甲烷部分氧化重整
        1.1.5 甲烷二氧化碳重整
    1.2 煤焦概述
        1.2.1 煤焦的产生
        1.2.2 煤焦的性质
        1.2.3 煤焦的应用
    1.3 超级电容器
        1.3.1 超级电容器概述
        1.3.2 超级电容器的特点
        1.3.3 超级电容器的分类及原理
        1.3.4 超级电容器的应用
    1.4 超级电容器的碳电极材料研究
        1.4.1 活性碳
        1.4.2 碳纳米管
    1.5 本文研究思路与目的
第二章 实验部分
    2.1 主要原料试剂与实验设备
    2.2 催化剂的制备方法
    2.3 催化甲烷二氧化碳反应过程
    2.4 碳基超级电容器电极的制备
    2.5 产物分析及表征
        2.5.1 气相产物分析
        2.5.2 主要表征设备及方法
    2.6 电极材料电化学测试
        2.6.1 循环伏安法
        2.6.2 恒电流充放电法
        2.6.3 交流阻抗法
第三章 碳酸钾作用下的煤焦与甲烷协同转化
    3.1 K₂CO₃催化活性及碳材料特性
    3.2 碳材料样品的电化学性能
    3.3 碳材料成分的潜在电容贡献
    3.4 本章小结
第四章 碳酸钠或熔融盐作用下的煤焦与甲烷协同转化
    4.1 NA₂CO₃作为催化剂
    4.2 熔融盐作为催化剂
        4.2.1 熔融盐制备温度的影响
        4.2.2 熔融盐中(K₂CO₃/Na₂CO₃)配比的影响
        4.2.3 反应温度的影响
    4.3 本章小结
第五章 结论
参考文献
攻读硕士学位期间取得的学术成果
致谢



本文编号：3840367