氢气纯化用吸附材料的静态吸附性能模型拟合对比研究

• 作者: 翟俊香 刘聪敏 何广利
• 来源期刊: 低碳化学与化工
• 关键词: 杂质气体 吸附材料 吸附容量 吸附热 模型拟合
• 年，卷（期）: 2023,（2）
• 所属期刊栏目: 制氢与氢能开发利用
• 页码范围: 145-153
• 页数: 9页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1001-9219.2023.02.018

摘要

常见的变压吸附材料种类繁多,适用的等温吸附模型也是未知的.为寻找适用于燃料电池车用H2杂质变压吸附分离的吸附材料,采用静态容量法测试了CO2、CH4、CO、N2及Ar杂质气体在活性炭BY1、活性炭210、5A分子筛、CaX分子筛及LiX分子筛5种变压吸附材料上的吸附容量,并利用Langmuir、Freundlich等5种吸附模型对吸附数据进行了拟合.测试结果显示,在低吸附压力区域,吸附容量增速比较快;在高吸附压力区域,吸附容量增速放缓.综合来看,活性炭BY1对5种杂质气体的吸附容量最大,是优选的变压吸附材料;对CO2的吸附量远大于其他4种杂质气体.模拟结果显示,Langmuir-Freundlich、Dual-site Langmuir和Toth模型能够很好地描述杂质气体在吸附材料上的吸附过程.5种杂质气体的吸附均为非单层吸附,吸附质分子之间会发生相互作用,且吸附材料表面活性位是不均匀的.模拟的吸附热显示,CO2在2种活性炭(活性炭BY1、活性炭210)及2种分子筛(5A分子筛、LiX分子筛)上的吸附热均小于40 kJ/mol,即CO2在这4种吸附材料上的吸附过程均为物理吸附;CO2在CaX分子筛上的吸附热超过了40 kJ/mol,即发生了一定的化学吸附;其他4种杂质气体在吸附材料上的吸附过程均为物理吸附.