热化学硫碘制氢中Bunsen反应分层现象及副反应的试验研究.PDF

第30卷第7期 太阳能学报 v01．30．No．7 2009年7月 ACrAENERGI^点SOLARISSINICA Jul．，2009 热化学硫碘制氢中Bunsen反应分层现象及 副反应的实验研究 张彦威，周俊虎，陈 云，刘建忠，岑可法 (浙江大学，能源清洁利用国家重点实验室，杭州310027) 摘要：利用硫酸、氢碘酸和碘配制混合溶液研究了反应温度和溶液配比对Bunsen反应分层现象及副反应的影 响。实验结果表明：水量越大，出现分层所需的12摩尔分数就越大，而温度对分层现象的影响不大，出现分层所需 的12摩尔分数随温度升高略有减少；12摩尔分数和水量的增加有利于抑制Bunsen反应副反应的发生而温度的增加 会促进副反应的发生。 关键词：Bunsen反应；分层现象；副反应 中图分类号：TK51l+．4 文献标识码：A 0引言 1实验 热化学硫碘循环水分解制氢由于其热效率高， 反应器中的混合溶液由质量浓度为98％的浓硫 成本低且较易实现大规模生产等原因被作为制氢的 酸、质量浓度为55％的氢碘酸、去离子水按一定比例 理想循环【l。J。硫碘循环包括以下3个流程： 配制，玻璃容器体积约为100mL，溶液温度由集热式 Bunsen反应流程： 磁力搅拌水浴锅控制。实验开始时，向一定比例的 (1) s02+HjO+12=H2so,+2HI 混合溶液内加入定量碘，由搅拌子搅拌，待碘完全溶 心so,分解流程： 解、溶液混合均匀后停止搅拌，静置后观察是否出现 (2) H2so,=so：+H20+0．502两相分离现象，记录刚刚出现两相分离现象时所用 Ⅲ分解流程： 的碘量。两相分离出现时溶液分成上下两层，上层 2HI=H2+12 (3) 是低密度H2S04相，下层是高密度m。相。使用移 其中，反应方程(1)是放热的S02气体吸收反应，反应液管抽取下层溶液，溶液中H+、I一浓度分别通过电 在20～100。C范围内在液相中自发地进行，生成多水位滴定法测定。硫酸根浓度通过H+、I一浓度计算得 的m和地S04溶液。这两种溶液在多余的12存在下 出。研究副反应时，用移液管抽取上下层溶液，测定 氢离子浓度随时间的变化。 形成了液．液相的分离。坞SO,溶液和少量S02组成 了低密度相(I-12SO,相)，而所有Ⅲ和12的水溶液组 2结果与讨论 成了高密度相(rn。相)，然后进行两相的分离。 2．1分层现象 Bunsen反应流程对整个系统的热效率影响很大， 很有必要对其进行详细深入的研究。鉴于国内目前 2．1．1出现分层现象所需碘量与水量的关系 尚未见该反应的分层和副反应的研究报告，小组对该 H2SO,和HI的混合溶液经搅拌后混合均匀，不 反应进行了初步的研究。本文主要研究了反应温度 会出现液液分离现象。只有溶液中的碘达到一定量 后，溶液中的H2so,和m才会分离为两层。出现分 和溶液配比对Bunsen反应分层现象及副反应的影响。 收稿日期：2008-08．22 通讯作者：周俊虎(1962一)，男，博士、教