铝与水反应实验的设计

铝虽然是活泼金属,但由于表面上覆盖了一层致密的氧化膜(Al2O3),阻止氧气和水继续与其反应,因而铝具有较强的抗腐蚀性,通常不与水反应.根据铝的活泼性,除去氧化膜后的铝与水反应的现象应该很明显,但实验发现,几乎没有什么现象,更谈不上收集氢气并进行检验,以至于学生怀疑铝能与水反应.为此,研究性学习小组对该实验进行了探究和设计,不仅能清楚地观察到实验现象,还能收集并检验生成的氢气.

钠与水反应实验的新方法

钠与水反应实验是现行高中化学教材[1]中一个经典实验(如图1所示),但通过笔者多年教学实践发现,该实验方法尽管沿用多年,但仍然存在着一定的不足,具体表现有以下两个方面: 其一,钠与水反应生成的氢气收集在试管内很难用一般方法将管口堵住取出,如若用手指堵住试管口从溶液中取出试管,势必腐蚀皮肤(其原因是钠跟水反应不仅生成了氢气,还生成了氢氧化钠,溶解在水中形成氢氧化钠溶液),违反实验操作规程.

水电解中电解液杂质的影响

本文分别叙述了电解液中杂质(碳酸盐、钙镁离子、氯离子C1-、硫离子S2-、固体杂质)对水电解制氢氧(设备)的影响,尤其对氯离子和硫离子的存在引起不锈钢容器的应力腐蚀进行较深入的探讨.

压滤式电解水制氢电解槽极板腐蚀机理的研究

介绍了电解水制氢装置核心部件电解槽的主极板发生腐蚀的现象,研究并分析了极板腐蚀发生的原因,笔者认为主极板腐蚀的机理属于电偶腐蚀+孔蚀,碱液中有害离子是导致腐蚀发生的必要条件.针对主极板腐蚀发生的情况,提出了解决措施.

等离子体刻蚀对Nafion(R)膜性能的影响

介绍了不同等离子体刻蚀条件对用于电解水制氢领域的Nafion(R)117膜的性能影响.测试经表面刻蚀处理的Nafion(R)膜的含水率、交换容量和电解性能,寻找最适用于Nafion(R)膜表面刻蚀的条件.适宜的刻蚀有效地扩大了Nafion(R)膜和催化电极之间的反应界面,并且使电极形成多孔结构,有利于产生的气体从电极上释放,降低槽电压.但过度刻蚀将破坏膜的离子簇,导致气阻增加,引起槽体性能下降.因此应严格控制射频功率和处理时间.

石墨纤维在不同气氛下的高温热稳定性研究

将石墨纤维分别在氢气和氩气气氛下加热到900、1200、1500和1800℃保温4 h,测试石墨纤维在两种气氛下高温处理后的性能,用SEM和XRD观察和分析石墨纤维高温处理后的组织与形态.通过对比石墨纤维与钛锆钼(TZM)合金相应的性能,分析石墨纤维作为TZM合金增强体的可行性.结果表明,石墨纤维在氢气气氛下会被烧蚀而形成甲烷气体,在氩气气氛下则具有优良的热稳定性,即使长时间高温处理也不会使纤维微晶尺寸及组织发生较大变化,因此,石墨纤维可以用作TZM合金增强体.

316不锈钢在通氢稀盐酸中的腐蚀行为

采用电化学测量技术研究了316不锈钢在通高纯氢气的稀盐酸中的腐蚀行为.极化曲线和电化学阻抗谱测定结果表明,316不锈钢在腐蚀电位下处于活化区,其表面能形成多孔的腐蚀产物膜.氢渗入不锈钢试样表面将导致腐蚀阻力减小,且试样表面层的含氢量随腐蚀的进行而增加.SO42-对316不锈钢在测试介质中的腐蚀有抑制作用.

硅烷膜的阴极电化学辅助沉积及其防护性能

采用电化学辅助技术在LY12铝合金表面沉积了两种防护性硅烷膜(1,2-二-(三乙氧基硅基)乙烷(BTSE)膜与十二烷基三甲氧基硅烷(DTMS)膜).电化学阻抗谱测试结果显示,经硅烷化处理后铝合金的耐蚀性能得到大幅度提高,并且发现在阴极电位下沉积所得硅烷膜的耐蚀性能较常规"浸涂法"有明显提高;两种硅烷膜均存在一个最佳的"临界阴极电位"(-0.8V),在此电位下制得的膜耐蚀性最佳.扫描电镜观察显示临界电位下所得硅烷膜最为完整致密,电位过正不利于成膜,而电位继续变负膜表面呈现多孔形貌,可能与氢气的生成并溢出破坏表面有关.由于在硅烷分子中含有疏水性较强的十二烷基长链,DTMS膜具有更好的耐蚀性.

阴极极化条件下X70钢的缝隙腐蚀行为

采用矩形缝隙装置,测量了模拟剥离涂层下不同位置X70钢的电位.溶液pH值及氧含量随时间的变化曲线.研究了外加阴极极化电位、涂层破损尺寸和缝隙厚度对X70钢在Na2SO4溶液中的缝隙腐蚀行为的影响.结果表明,缝隙内氧气迅速耗尽并使溶液pH值升高,氧耗尽与外加阴极极化电位无关.随着缝口阴极极化程度加大,缝隙内各点电位负移,有效保护距离增加.溶液介质电位(IR)降集中在缝口.极化程度过高会导致氢气的析出.减小缝隙厚度和破损点尺寸使缝隙内极化程度降低.

汽轮发电机氢气湿度超标的原因分析及控制

氢气湿度过高,使发电机转子护环产生应力腐蚀并使裂纹快速发展,降低定子的绝缘电气强度,易使定子绝缘薄弱处发生相间短路.氢气湿度过低,对发电机某些部件产生不利影响.根据对汽轮发电机氢气湿度超标的原因分析及处理过程,得到了防治的有效措施措施,提出了监控的操作目标及管理要求,为相关的标准的可操作性提供了参考建议.

二甲醚部分氧化重整反应制氢的研究

DME作为"氢载体"可储存与输运氢,但如何由DME转化制氢则少有研究.研究了高温条件下DME部分氧化重整制氢的可能性,发现以Pt/Al2O3和Ni-MgO作为双床层催化剂,在700℃可以有效地由DME生产H2,H2收率可达90%以上.对催化剂作用方式的考察发现,Pt/Al2O3能够催化DME部分氧化,并且可以抑制DME的热分解,而Ni-MgO能够催化DME与CH4的重整反应,从而进一步提高H2的收率.由于DME部分氧化重整反应的主要产物是H2和CO,此产物更适合高温燃料电池如SOFC的应用.SOFC能效高,环境友好,无腐蚀,维护简单,可以满足分散式区域供电的需求,具有广阔的应用前景.

我厂制氢装置腐蚀分析及其防护措施

本文系统地介绍了胜利石化总厂制氢装置在其生产条件下存在的各种腐蚀,对其腐蚀机理进行了分析,并通过生产实际进行了验证,提出了相应的防护措施.

F2102制氢炉炉管渗漏失效分析

某F2102制氢炉在试运行过程中,在炉管的角焊缝处出现严重渗漏.采用金相检验、化学分析、无损检测等手段对渗漏炉管进行了检验分析.结果表明,由于制氢炉试运行前经水压试验时残留水中氯离子的浓缩并聚集在角焊缝处,使炉管的角焊缝处于应力腐蚀环境中,促使该处出现大量裂纹,从而使炉管出现渗漏.

炼油厂制氢装置奥氏体不锈钢变径管的应力腐蚀破坏

对炼油厂制氢装置低温段奥氏体不锈钢的变径管所出现的破裂失效原因进行了分析.结果表明变径管失效是应力腐蚀引起的.应力腐蚀裂纹起源于变径管焊缝内表面热影响区,变径管加工过程中所形成的不均匀粗大组织是促进应力腐蚀的主要原因.

掺炼高比例加氢后焦化汽油对连续重整装置的影响

与直馏石脑油相比,加氢后焦化汽油具有芳烃潜含量低,氮含量高的特点,将其用作连续重整原料,造成装置生成油的辛烷值、反应器温降、氢气产率等与设计值相差较大,针对此问题,从重整精制油的杂质含量、催化剂的性能等方面查找,最终确定芳烃潜含量低为其主要原因.鉴于此,提出了将反应温度提高到528 ℃,增加注氯量,使催化剂的氯质量分数维持在1.15%的措施.对高注氯量带来的腐蚀问题也提出了应对方法.调整后,生成油的辛烷值为96～97,氢气产率为3.3%,保证了全厂的氢气平衡.对于加氢焦化汽油氮含量高的问题,采取了将预加氢反应温度提高到300 ℃,对预加氢系统进行注水,提高上游生产装置脱氮率的措施.

制氢装置水分器三通开裂原因分析

分析了某炼油厂制氢装置水分器三通的腐蚀开裂原因,认为在高温工况时,失效构件的高温蒸汽腐蚀诱发的应力腐蚀占主导地位,它破坏了不锈钢表面氧化膜的保护性并产生腐蚀微裂纹,冲刷和气蚀及二氧化碳腐蚀起加剧作用;在低温工况时,氢致开裂占主导地位,进一步使裂纹扩展直至开裂;各种腐蚀形式交互影响,加剧了水分器三通的腐蚀开裂失效.通过工艺流程动改,取消了三通部件,彻底消除了该部位存在的腐蚀开裂隐患.

国内外制氢转化炉出口管系技术

主要介绍德希尼布(Technip)、鲁奇(Lurgi)、林德(Linde)、伍德(Uhde)、托普索(Topsée)五家国外公司和中国石化集团洛阳石油化工工程公司(LPEC)制氢转化炉的出口管系技术和转化炉"四高一低"的发展趋势,指出金属尘化腐蚀是各种转化炉出口管系面临的共同问题,总结了问题的解决办法.

铜石墨合金材料在载流条件下的摩擦磨损行为研究

采用冷压烧结粉末冶金法,以300 MPa的压力进行初压,在氢气保护气氛下于烧结温度为950 ℃,3 h下烧结,然后冷却至室温后再以300 MPa的压力进行复压制备出铜石墨合金材料.通过电滑动磨损试验及扫描电子显微镜分析等方法研究了铜石墨合金材料的磨损性能,探讨其磨损机制.结果表明:在试验参数范围内,试样的磨损量随着试验载荷、速度及电流密度的增加而增大;在载流条件下电流产生的电弧热是其磨损量增加的主要因素;石墨和铅以单质形式存在有利于摩擦副之间的润滑和提高其耐磨性能;合金的磨损机制主要为磨粒磨损、电侵蚀磨损和黏着磨损.

基于硅材料的微型气体涡轮机中微型燃烧器的设计和加工

由微型燃烧器、微型压缩机和涡轮组成的微型气体涡轮发动机有望成为微机电系统的能源系统.阐述了一种微型燃烧器的设计和加工.设计时力图增加流路的长度,其目的是减少微型燃烧腔的热损失和有效地对燃料和空气进行预热.该微型燃烧器由7片厚度不同的单晶硅片组成,通过ICP DRIE干刻蚀加工而成.组装后的微燃烧器的样件尺寸为21.5 mm×21.5 mm×4.4 mm,已成功地进行了氢气燃烧实验和测试.该微型燃烧器和转子组合后可以应用于微型气体涡轮发动机,与压电元件组合后可用于微型发电机.

生物质油应用技术

介绍了国外生物质油的各种应用技术研究成果.作为燃料,与煤混合用于锅炉可以减少SO2排放,与矿物柴油共同乳化可驱动柴油机,也可直接用于燃气轮机中,但是生物质油有一定的腐蚀性.生物质油可以用于制氢,但目前成本较高,必须结合高附加值的副产品联合生产.生物质油还可以成为一种纤维素气化工艺的中间产品,生产合成气;作为脱硫脱硝剂使用也很有前途.

掺溴非晶碳梯度薄膜的制备与分析

采用低压等离子增强化学气相沉积法用溴乙烷、氢气制备了掺溴的非晶碳梯度薄膜.通过样品的XPS能谱分析研究了薄膜沉积速率与氢气流量、溴元素原子分数与溴乙烷流量以及溴元素原子分数与刻蚀时间之间的关系,得出了溴乙烷流量、刻蚀时间对薄膜的主要键态含量、C元素sp2/sp3键态杂化比和薄膜硬度的影响.结果表明:薄膜沉积速率随氢气流量的增加而线性减小,溴元素含量随溴乙烷流量的增加先增加后降低,刻蚀时间越长,溴乙烷流量越小,薄膜越硬.

第一制氢装置转化炉尾管裂纹原因分析

对第一制氢装置转化炉上下尾管出现大面积裂纹的原因进行分析,裂纹的主要原因是奥氏体不锈钢在400～900℃的温度范围内发生的晶间腐蚀和高温氢腐蚀,对裂纹的处理过程进行了总结,并提出了防范应对措施.

目前常用的腐蚀检测方法

氢气流量测定法:在酸性条件下,如硫化氢系统,氢气是最主要的腐蚀产物之一,测量扩散出系统壁的氢气流量可以反映系统内的平均腐蚀速度.

浅谈1Cr18Ni9Ti不锈钢的钻削加工

当前热电站辅机设备及供热系统的设备大量采用1Cr18Ni9Ti不锈钢材质的产品,如:节流孔板,制氢装置、中压水电节槽及胶球清洗产品,换热站的立式直通、旋流及可刷式除污器的滤网等.不锈钢材质的设备及产品具有耐腐蚀,提高系统汽水品质,设备使用寿命大大延长等优点.本文主要总结介绍了在系列不锈钢材质的钻削加工过程中,采用基本型群钻工艺,显著提高工效的一些经验和做法,供同行参考.

硅酸钇晶体的生长、腐蚀形貌和光谱性能研究

本文采用中频感应提拉法成功生长了未掺杂的Y2SiO5(YSO)晶体,经过定向、切割、抛光后得到样品.经过腐蚀后,利用大视场显微镜和扫描电镜在样品表面上观察到了菱形和四边形的位错蚀坑、小角晶界和包裹物等缺陷;测试了经过氢气、空气退火前后,辐照前后YSO晶体的透过谱,结果表明:YSO晶体的吸收边大约在202nm,氢气退火后在200～300nm波段透过率增加,空气退火后透过率显著降低;辐照后,氢气退火的样品在200～500nm波段透过率显著降低.