氢气产率在化工氯碱电解槽中的优化控制研究

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作者 李朝辉 丁垒 张宇 《中国科技期刊数据库 工业A》 2024年第5期0101-0105,共5页

氢气,化工氯碱制造中产生,电解过程中的产物,潜力极大,回收价值不小。而提高其产率,就成了最大的问题。此论项研究,就是对这个问题进行深入的探究,希望找到答案。通过理论计算与实验验证的方式,电解液浓度,搅拌速度等因素,都被一一仔细... 氢气,化工氯碱制造中产生,电解过程中的产物,潜力极大,回收价值不小。而提高其产率,就成了最大的问题。此论项研究,就是对这个问题进行深入的探究,希望找到答案。通过理论计算与实验验证的方式,电解液浓度,搅拌速度等因素,都被一一仔细分析。探寻的不只是结果,也包括了过程。利用响应面法和模拟退火算法等优化方法,电解条件下氢气产率的最优解被找出,并实验验证了是可行的。优化后的电解条件,可以将氢气的产率提高至20%。而更为重要的是,优化的过程,也让生产变得更为稳定,设备故障率不再频出,生产成本也大大降低。推广这一方法,无疑对于提高氢气产率,降低生产成本,以及推广绿色化工具有深远的影响。 展开更多

关键词 化工氯碱电解 氢气产率 优化控制 响应面法 绿色化工生产

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基于熔融盐加热的甲烷蒸汽重整制氢反应器的熵产生率和氢气产率分析 被引量：11

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作者 李鹏蕾 陈林根 +3 位作者 夏少军 张磊 王超 冯辉君 《发电技术》 2020年第4期415-428,共14页

太阳能热化学储能能够有效解决太阳能时间和空间分布不均的问题。在工业甲烷蒸汽重整反应器模型的基础上,利用有限时间热力学理论建立了基于熔融盐加热的甲烷蒸汽重整反应器(steam methane reforming reactor heated by molten salt,MS-... 太阳能热化学储能能够有效解决太阳能时间和空间分布不均的问题。在工业甲烷蒸汽重整反应器模型的基础上,利用有限时间热力学理论建立了基于熔融盐加热的甲烷蒸汽重整反应器(steam methane reforming reactor heated by molten salt,MS-SMRR)模型,得到了MS-SMRR的设计参数,并分析了MS-SMRR的几何参数和操作参数对氢气产率和总熵产生率的影响规律。结果表明:在氢气产率一定时,逆流参考反应器比顺流参考反应器的总熵产生率低,且消耗的熔融盐少;增大熔融盐进口温度和减小反应混合物进口压力能够显著提高MS-SMRR的氢气产率。研究结果对实际MS-SMRR的优化设计具有一定的理论指导意义。 展开更多

关键词 热化学储能 甲烷蒸汽重整反应器 熔融盐 熵产生率 氢气产率 有限时间热力学

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不同预处理温度对厌氧颗粒污泥发酵产氢的影响 被引量：6

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作者 王淑静 李建政 +1 位作者 昌盛 王占北 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期811-815,共5页

为消除发酵生物制氢系统接种污泥中的耗氢菌,加速系统的启动进程并提高产氢效能,以啤酒厂废水处理车间的厌氧颗粒污泥为对象,通过间歇发酵试验,探讨了经65、80、95、110、121℃处理后的污泥的产氢特性。葡萄糖间歇发酵试验证明,在初始pH... 为消除发酵生物制氢系统接种污泥中的耗氢菌,加速系统的启动进程并提高产氢效能,以啤酒厂废水处理车间的厌氧颗粒污泥为对象,通过间歇发酵试验,探讨了经65、80、95、110、121℃处理后的污泥的产氢特性。葡萄糖间歇发酵试验证明,在初始pH 7.0、葡萄糖浓度10000 mg.L-1、污泥接种量2 g MLVSS.L-1等条件下,由热处理后的活性污泥构建的发酵系统,其产氢量均大于未经处理的活性污泥系统。其中,经95℃处理过的厌氧活性污泥具有更高的发酵产氢性能,在120 h的发酵过程中,其累积产氢量为133.47 ml,污泥的比产氢率为15.93 mmol H2.(g MLVSS-1),葡萄糖的氢气转化率达到1.40 mol.mol-1。尽管处理温度不同,污泥发酵葡萄糖的液相末端产物中均以丁酸和乙酸为主,表现为丁酸型发酵。 展开更多

关键词 生物制氢 厌氧颗粒污泥 热处理 发酵 氢气产率

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活性污泥的热处理及其发酵产氢特性 被引量：3

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作者 李建政 王淑静 +3 位作者 昌盛 刘枫 李伟光 郑国臣 《科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第12期75-78,共4页

为消除发酵生物制氢系统接种污泥中的耗氢菌,加速系统的启动进程并提高产氢效能,以易得的城市污水处理厂的好氧活性污泥为对象,通过间歇发酵试验,探讨了经65℃、80℃、95℃、110℃处理后的污泥的产氢特性。葡萄糖间歇发酵试验证明,在初... 为消除发酵生物制氢系统接种污泥中的耗氢菌,加速系统的启动进程并提高产氢效能,以易得的城市污水处理厂的好氧活性污泥为对象,通过间歇发酵试验,探讨了经65℃、80℃、95℃、110℃处理后的污泥的产氢特性。葡萄糖间歇发酵试验证明,在初始pH7.0、葡萄糖浓度10000mg/L、污泥接种量2gMLVSS/L(Mixed Liquor Volatile Suspended Solids,MLVSS,混合液挥发性悬浮固体浓度)等条件下,由热处理后的活性污泥构建的发酵系统,其产氢量均大于未经处理的活性污泥反应系统。其中,经65℃处理过的活性污泥具有更高的发酵产氢性能,在72h的发酵过程中,其累积产氢量为92.53mL,活性污泥的比产氢率为8.36mmolH2/gMLVSS,葡萄糖的氢气转化率达到1.08mol/mol。处理温度不同,活性污泥发酵葡萄糖的液相末端产物也存在差异,经65℃和80℃处理过的活性污泥,末端发酵产物以丁酸和乙酸为主;经95℃和110℃处理过的活性污泥,则表现为混合酸发酵。活性污泥的热处理,对其中的同型产乙酸菌无抑制作用。 展开更多

关键词 生物制氢 活性污泥 热处理 发酵 氢气产率

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光合细菌生物膜制氢反应器的产氢特性 被引量：2

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作者 田鑫 廖强 +2 位作者 张攀 王永忠 朱恂 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第12期1553-1557,共5页

对光合细菌生物膜制氢反应器的产氢性能进行了实验研究,探讨了光照度、光谱和底物浓度对反应器产氢性能的影响。实验结果表明:光合细菌生物膜反应器内最适底物浓度为0.12 mol/L,最佳光照度为5000 k,过高或过低的底物浓度和光照度均对光... 对光合细菌生物膜制氢反应器的产氢性能进行了实验研究,探讨了光照度、光谱和底物浓度对反应器产氢性能的影响。实验结果表明:光合细菌生物膜反应器内最适底物浓度为0.12 mol/L,最佳光照度为5000 k,过高或过低的底物浓度和光照度均对光合细菌产氢具有抑制作用;而光的波长对光合细菌产氢的最适底物浓度和最佳光照度均无影响。当底物浓度为0.12mol/L,光照度为5000k,波长为590nm 时,反应器的产氢率达到最高,为3.54mg/h。 展开更多

关键词 光合细菌 生物膜反应器 光照度 波长 氢气产率

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厌氧活性污泥中混合产氢菌群的构建 被引量：1

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作者 马茜岚 姚善泾 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期79-84,共6页

为了富集产氢菌、去除耗氢菌,用热、酸、碱、三氯甲烷4种方法处理厌氧活性污泥,构建了高效的混合产氢菌群。结果表明,三氯甲烷处理去除耗氢菌的同时不可逆地杀灭了大量产氢菌;而不同程度的热处理、酸处理和碱处理可有效调整菌群结构,富... 为了富集产氢菌、去除耗氢菌,用热、酸、碱、三氯甲烷4种方法处理厌氧活性污泥,构建了高效的混合产氢菌群。结果表明,三氯甲烷处理去除耗氢菌的同时不可逆地杀灭了大量产氢菌;而不同程度的热处理、酸处理和碱处理可有效调整菌群结构,富集产氢菌群。经121℃、8 min热处理、pH=4酸处理、pH=10碱处理后,厌氧活性污泥中混合产氢菌群的氢气产率较对照组分别提高了210%、137%和125%。通过16SrRNA序列分析,表明热、酸或碱这3种简单的富集方法构建了以肠杆菌属为优势菌种的混合产氢菌群,大大提高了氢气产率,同时也为下一步优化菌群打下了良好的基础。 展开更多

关键词 生物制氢 厌氧活性污泥 混合菌群 氢气产率

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煤岩显微组分电浮选分离与制氢过程中氢/氧气泡的影响机制

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作者 赵伟 江雨寒 +3 位作者 李振 李毅红 周安宁 王宏 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期2428-2435,共8页

电浮选技术是实现煤岩显微组分高效分离的有效途径,也是一种有显著优势的制氢技术。电浮选中电解气泡既是浮选分离的载体,又是有效的氢气/氧气产物。本文探讨了高惰质组煤电浮选过程中电解气泡对煤岩显微组分分离效果的影响机制,利用诱... 电浮选技术是实现煤岩显微组分高效分离的有效途径,也是一种有显著优势的制氢技术。电浮选中电解气泡既是浮选分离的载体,又是有效的氢气/氧气产物。本文探讨了高惰质组煤电浮选过程中电解气泡对煤岩显微组分分离效果的影响机制,利用诱导时间测定仪、红外光谱、接触角测量仪及气相色谱等考察了氢气泡和氧气泡对煤岩显微组分的选择性以及电化学反应对煤结构和可浮性的影响规律和气体产物组成等。结果表明,电解氢气泡浮选所得的浮物收率及浮物镜质组含量较氧气泡高,相应的镜质组回收率也高于氧气泡;电浮选过程中的电解作用会改善煤岩显微组分的表面结构,引起润湿性的变化,电浮选阴极区对煤具有电化学还原作用,可减少煤中—OH、—COOH与C==O等亲水性官能团,从而增加煤样的接触角,减小氢气泡对煤的诱导时间,从而增加煤的可浮性,而阳极区的作用相反;煤浆电浮选过程中可获得纯度>94%的氢气和>96%的氧气,且镜质组为电解质时的气体产物纯度高于惰质组,但惰质组可获得更高的产气速率;采用两级串联流程进行煤岩显微组分的电浮选分离时,浮选分离的综合效率最高可达到83.7%,此时浮物的镜质组回收率为86.7%,两个沉物产品的回收率分别为41.6%和54.9%,氢气的产率可达到6.49mL/(min∙cm^(2))。 展开更多

关键词 煤岩显微组分 电浮选 电解气泡 作用机制 氢气产率

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CuO纳米颗粒修饰的TiO_(2)纳米管的制备及其性能研究

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作者 王元凯 何梦慈 《化工技术与开发》 CAS 2024年第10期1-4,共4页

本研究采用水热法制备了CuO纳米颗粒修饰的TiO_(2)纳米管,采用XRD、ICP-MS、SEM、TEM及UV-Vis等手段,分析了TiO_(2)纳米管的基本物理特性,并将其应用于水解制氢反应中。基本物性分析表明,Cu掺杂对TiO_(2)的晶体结构没有明显的影响,CuO... 本研究采用水热法制备了CuO纳米颗粒修饰的TiO_(2)纳米管,采用XRD、ICP-MS、SEM、TEM及UV-Vis等手段,分析了TiO_(2)纳米管的基本物理特性,并将其应用于水解制氢反应中。基本物性分析表明,Cu掺杂对TiO_(2)的晶体结构没有明显的影响,CuO纳米颗粒可成功负载于TiO_(2)纳米管表面,其中Cu掺杂量为3wt%的样品,其结晶性最佳,且表面分布的CuO颗粒数量最为适当。在TiO_(2)纳米管表面负载适量的CuO颗粒,可将其吸收波段从紫外光区红移至可见光区,有效提升其光学活性。水解制氢的实验结果表明,经CuO颗粒修饰后,TiO_(2)纳米管的光催化性能得到大幅提升,其中Cu掺杂量为3wt%时,纳米管的H_(2)产率最高,可达47082μmol·g^(-1);Cu掺杂过量时,会因遮蔽效应而降低纳米管的光催化性能,但H_(2)的产率仍可提升约10倍。 展开更多

关键词 水解制氢 TiO_(2)纳米管 CuO纳米颗粒 水热法 氢气产率

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脉冲介质阻挡放电等离子体催化CH_4直接转化 被引量：22

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作者 高远 张帅 +3 位作者 刘峰 王瑞雪 汪铁林 邵涛 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期61-69,共9页

研究了微秒脉冲和纳秒脉冲介质阻挡放电等离子体CH_4转化过程。对比了两种脉冲电源激励的CH_4介质阻挡放电等离子体特性,考察了不同脉冲电源激励时重复频率、流速和输入功率对CH_4转化效率及气态产物分布的影响,并对不同实验条件下CH_4... 研究了微秒脉冲和纳秒脉冲介质阻挡放电等离子体CH_4转化过程。对比了两种脉冲电源激励的CH_4介质阻挡放电等离子体特性,考察了不同脉冲电源激励时重复频率、流速和输入功率对CH_4转化效率及气态产物分布的影响,并对不同实验条件下CH_4转化反应路径的选择进行了分析。实验结果发现,CH_4转化气态产物均以H_2、C2H_6为主,CH_4转化率和H_2产率随着重复频率的上升而下降,但随流速的增大而减小。相同重复频率和流速条件下,微秒脉冲电源激励时CH_4转化率和H_2产率较高,而纳秒脉冲电源激励时具有能量利用率高的优势。在高重复频率、低流速条件下,在石英管内壁和金属电极上会产生更多的积炭和液态烃,因此导致反应的碳氢平衡降低。微秒脉冲电源激励时,随着输入功率的升高氢气和乙烷选择性下降,纳秒脉冲电源激励时呈现出相反的趋势。 展开更多

关键词 纳秒脉冲放电 微秒脉冲放电 介质阻挡放电 CH4转化 氢气产率

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原料中硫含量对PS-Ⅵ连续重整催化剂性能的影响 被引量：4

10

作者 郑海 王永成 《石油炼制与化工》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期50-53,共4页

对比了PS-Ⅵ连续重整催化剂在经历高硫环境运行前后的性能。结果表明,在高硫环境下,PS-Ⅵ催化剂的C5+产物辛烷值、C5+液体收率等仅略有下降,表明PS-Ⅵ重整催化剂具有优良的抗硫能力;在重整进料油硫含量降低后,催化剂上的硫含量可以缓慢... 对比了PS-Ⅵ连续重整催化剂在经历高硫环境运行前后的性能。结果表明,在高硫环境下,PS-Ⅵ催化剂的C5+产物辛烷值、C5+液体收率等仅略有下降,表明PS-Ⅵ重整催化剂具有优良的抗硫能力;在重整进料油硫含量降低后,催化剂上的硫含量可以缓慢恢复到正常水平,而催化剂的活性基本不变,对催化剂的使用寿命没有明显的影响。 展开更多

关键词 连续重整 催化剂 硫中毒 氢气产率

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焦炉煤气制氢的流程改进与技术经济性能预报 被引量：8

11

作者 王逊 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第S1期149-154,共6页

根据制氢、吸收剂再生、气体分离、热功转化等单元物质能量转化规律和单元间物流能流关联,将变压吸附气体分离与CO2吸收增强制氢过程集成,提出采用CO2吸收增强制氢的焦炉煤气制氢改进流程;以焦炉煤气能量转化效率、氢气产率、动态投资... 根据制氢、吸收剂再生、气体分离、热功转化等单元物质能量转化规律和单元间物流能流关联,将变压吸附气体分离与CO2吸收增强制氢过程集成,提出采用CO2吸收增强制氢的焦炉煤气制氢改进流程;以焦炉煤气能量转化效率、氢气产率、动态投资回收期为指标进行系统技术经济性能评价,并与变压吸附气体分离、焦炉煤气水蒸气重整系统进行对比,分析结果表明变压吸附与CO2吸收增强型制氢集成的系统不仅可以更高效地实现焦炉煤气能量转化利用,所构成的制氢系统也具有较好的经济效益。 展开更多

关键词 CO2吸收增强制氢 焦炉煤气能量转化效率 氢气产率 流程改进 动态投资回收期

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葡萄糖对厌氧颗粒污泥厌氧发酵产氢特性的影响 被引量：3

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作者 王淑静 裴同英 +3 位作者 王文琴 樊娟 郑波 耿雪 《中国给水排水》 CAS CSCD 北大核心 2017年第13期108-112,共5页

为明确适宜的底物浓度、加速生物发酵制氢系统的启动进程并提高产氢效能,以厌氧颗粒污泥为研究对象,以葡萄糖为底物,通过摇瓶发酵试验探讨初始葡萄糖浓度对混合菌群发酵产氢能力的影响。试验结果表明,在p H值为7、反应温度为35℃、污泥... 为明确适宜的底物浓度、加速生物发酵制氢系统的启动进程并提高产氢效能,以厌氧颗粒污泥为研究对象,以葡萄糖为底物,通过摇瓶发酵试验探讨初始葡萄糖浓度对混合菌群发酵产氢能力的影响。试验结果表明,在p H值为7、反应温度为35℃、污泥接种量为2 g MLVSS/L、发酵时间为48 h条件下,当底物浓度从5 g/L增加到25 g/L时,各体系的累积产氢量呈现递增趋势,且发酵产氢途径发生变化。当底物浓度为25 g/L时,混合菌群获得最大的累积产氢量和最高的基质产氢率,分别为265.4 m L和1.42 mol/mol葡萄糖。 展开更多

关键词 生物制氢 厌氧颗粒污泥 底物浓度 氢气产率 葡萄糖

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热处理程度对厌氧颗粒污泥发酵产氢性能的影响 被引量：2

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作者 王淑静 王占北 +2 位作者 樊娟 郑波 耿雪 《中国给水排水》 CAS CSCD 北大核心 2016年第13期36-40,共5页

为寻求适宜的种泥热处理时间,加速生物发酵制氢系统的启动进程并提高产氢效能,以易得的厌氧颗粒污泥为研究对象,通过间歇发酵试验,探讨了污泥在95℃热处理温度、不同处理时间条件下的发酵葡萄糖产氢特性。摇瓶发酵试验表明,在初始pH值为... 为寻求适宜的种泥热处理时间,加速生物发酵制氢系统的启动进程并提高产氢效能,以易得的厌氧颗粒污泥为研究对象,通过间歇发酵试验,探讨了污泥在95℃热处理温度、不同处理时间条件下的发酵葡萄糖产氢特性。摇瓶发酵试验表明,在初始pH值为7.0、葡萄糖浓度为10 000 mg/L、污泥接种量为2g/L等条件下,由经过不同热处理时间的颗粒污泥构建的发酵系统中,其发酵产氢量有较大不同。其中,经过45 min热处理的污泥具有更高的发酵产氢性能,在144h的发酵过程中,其累积产氢量为163.72 mL,比产氢率为19.62 mmol//gMLVSS,葡萄糖的氢气转化率达到1.72 mol/mol。颗粒污泥发酵葡萄糖的液相末端产物均以乙醇、乙酸和丁酸为主。其中,丁酸的含量接近50%,表现为丁酸型发酵。 展开更多

关键词 生物制氢 厌氧颗粒污泥 热处理 发酵 氢气产率

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Fe2O3添加对松木屑热解的影响特性分析 被引量：2

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作者 庞赟佶 许月 +3 位作者 陈义胜 沈胜强 殷吾真 王雪丽 《热科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期185-190,共6页

为了探究松木屑粉末在不同比例的Fe2O3添加下的焦油产率、残炭产率、气体产率和气体组分的变化规律,采用热重和管式加热炉热解的方法对松木屑粉末进行实验研究。实验在N2气氛保护下,以50℃/min的速率升温,终温分别为350、450、550、650... 为了探究松木屑粉末在不同比例的Fe2O3添加下的焦油产率、残炭产率、气体产率和气体组分的变化规律,采用热重和管式加热炉热解的方法对松木屑粉末进行实验研究。实验在N2气氛保护下,以50℃/min的速率升温,终温分别为350、450、550、650和750℃时研究松木屑粉末的热解变化规律。实验结果表明:随着温度的升高,在无添加下松木屑粉末的焦油产率和气体产率逐渐升高,而残炭产率有所下降。分析气体组分变化可知,随着温度的升高CO2下降趋势较为明显,CO与CnHm基本保持不变,CH4与H2出现明显上升。添加Fe2O3可以有效降低松木屑粉末的焦油产率、残炭产率,提升气体产率,原料中Fe2O3比例越高效果越明显。添加15%Fe2O3在750℃时的焦油产率相比于纯松木屑热解降低4.25%,气体产率提升8.57%,此时的H2产率为44.42 L/kg,表明Fe2O3具有良好的催化效果。 展开更多

关键词 松木屑 热重分析 氧化铁 焦油产率 氢气产率

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基于熔融盐加热的SMR膜反应器热力学优化 被引量：5

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作者 李鹏蕾 陈林根 +3 位作者 夏少军 孔锐 吴志祥 戈延林 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1363-1368,共6页

建立了基于熔融盐加热的甲烷蒸汽重整膜反应器(MS-SMRMR)模型,以甲烷转化率最大、氢气产率最大和总熵产率最小为优化目标,利用带精英策略的非劣解排序遗传(NSGA-Ⅱ)算法对MS-SMRMR进行了三目标优化。研究结果表明:Pareto最优前沿包含了... 建立了基于熔融盐加热的甲烷蒸汽重整膜反应器(MS-SMRMR)模型,以甲烷转化率最大、氢气产率最大和总熵产率最小为优化目标,利用带精英策略的非劣解排序遗传(NSGA-Ⅱ)算法对MS-SMRMR进行了三目标优化。研究结果表明:Pareto最优前沿包含了各单目标优化的最优解;利用TOPSIS方法在Pareto最优前沿上选择得到了最优的决策点,该决策点所对应的甲烷转化率、氢气产率和总熵产生率与参考点的结果相比分别提高了8.4%,8.5%和4.32%。 展开更多

关键词 有限时间热力学 甲烷蒸汽重整膜反应器 甲烷转化率 氢气产率 熵产率 三目标优化

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