（物理化学专业论文）微纤结构化整体式多孔材料的流动、传热及其微反应技术应用的研究.pdf

摘要 绿色化学已成为公认的化学化工学科的研究前沿和热点，不仅包括化学反应 本身的绿色化，也包括化工过程技术的绿色化，如化工过程强化技术。微反应器 技术作为重要的化工过程强化设备，在微米尺度空间进行化学反应，可以极大提 高转化率和选择性、提高设备能量效率、减小反应器体积、提高反应过程的集成 度和安全性，己在燃料电池的移动制氢系统和有机合成反应中得到了广泛研究。 微米直径的纤维与细粒子颗粒通过湿法造纸技术和连续烧结工艺结构化在一起， 形成微纤结构化整体式多孔材料，具有大面积体积比、大空隙率、开放的孔结构、 非常高的传热传质和接触效率、高渗透性、好的热稳定性以及独特的形状因子， 是一种发展化工过程强化和微反应技术的新结构和新材料。 微纤结构化整体式多孔材料具有大空隙率和独特的骨架结构，其流体流动阻 力不能用已有的颗粒堆积床渗透性能方程预测；多孔材料能显著强化传热，但整 体式多孔材料强化热传导和对流换热的过程需要进一步研究；采用计算流体力学 c f d 技术对流动、传热和反应过程进行数值模拟，能为实验提供指导，节省实 验所需的人力、物力和时间，并对实验结果整理和规律发现起到指导作用；此外， 我们期望将新型微纤结构化整体式多孔材料应用于微反应技术，使传热传质和反 应过程得到大大强化。围绕上述问题和思路，本文以微纤结构化整体式多孔材料 为研究对象，首先详细考察多孔材料中流体流动规律和微结构对渗透性能的影 响，并对整体式多孔材料中热传导和对流换热进行实验研究；然后联合详细的气 相和表面催化反应动力学机理文件和计算流体力学c f d 软件对整体式多孔材料 中的流动、传热和反应过程进行初步数值模拟；最后在应用方面，将具有三维微 米孔道的整体式多孔材料构建于毫米尺度的流道中，设计和加工超高体积功率的 微换热器、新型移动制氢微反应器和有机合成微反应器。 第一部分，在渗透性能实验装置上，详细考察了微纤结构化整体式多孔材料 中的流体流动规律和渗透性能。在实验的条件下，气体在整体式多孔材料中的流 动为符合d a r c y 定律的层流流型。整体式多孔材料中体积分数很小的三维微纤网 络对渗透性能贡献显著；渗透性能与所包结的细粒子密度无关：空隙率减小、微 纤占固体骨架体积分数增大，通过整体式多孔材料的单位厚度压差变大，渗透性 能变差。基于多孔材料的毛细管束模型和大量的渗透性能实验结果，提出了从微 纤和细粒子的形状、特征直径及占固体骨架体积分数等微结构性质预测整体式多 孔材料流动阻力大小的渗透性能预测( m p m p ) 方程，实验验证结果表明，实 验值和m p m p 方程计算值比较吻合，相对偏差在1 0 以内。联合m p m p 方程 和计算流体力学软件f l u e n t 中的多孔介质模型，对整体式多孔材料中的流体 流动进行了模拟，结果表明，流动阻力实验结果与f l u e n t 软件模拟结果比较 一致，流体流速在整体式多孔材料床层中均匀分布，压力沿流动方向线性减小， 为进一步的传热传质和反应模拟提供基础。 第二部分，强化换热实验结果表明，微纤结构化整体式多孔材料的热传导效 率很高，热量能迅速从管内壁传到整体式多孔材料中心，使管内壁与多孔材料中 心的温差比s i 0 2 细粒子堆积床小6 倍，金属微纤体积分数3 左右的整体式多孔 材料的体积平均有效导热系数是s i 0 2 细粒子堆积床的3 0 一5 0 倍；相对于空管， 微纤结构化整体式多孔材料可以使空气的平均对流换热系数增加1 0 3 0 倍。基于 微纤结构化整体式多孔材料显著强化热传导和对流换热的效果，采用烧结n i 微 纤整体式多孔材料设计和加工了冷热流体错流换热的微换热器，传热和流动性能 实验结果表明，n i 微纤能显著强化微换热器的传热性能，当n i 微纤的孔隙率为 9 5 1 时，微换热器的单位体积传热系数达到4 0m w ( m 3 k ) ，比相同条件下空流 道微换热器的1 3 3m w ( m 3 k ) 提高了2 倍多：降低n i 微纤的孔隙率和减小流道 深度可显著提高微换热器的传热性能，但导致微换热器压降增加：采用导热系数 高和厚度小的铜材换热片有利于微换热器传热性能的提高。n i 微纤孔隙率为 9 5 1 ，流道深度0 3 u i l ，换热铜片厚度o 1n m ，水的体积流量1 4 6l l l 时，微 换热器的体积传热系数高达4 0m w ( m 3 k ) ，面积传热系数可达2 0k w ( m 2 k ) ，压 降约为0 2m p a 。 第三部分，设计和加工了新型微纤结构化整体式催化燃烧供热的甲醇蒸汽重 整移动制氢微反应器，毫米尺度的催化燃烧通道中放置具有三维微米孔道的烧结 n i 微纤包结p t a 1 2 0 3 细粒子整体式催化剂，利用氢气催化燃烧作为甲醇重整反 应的热量来源，可以有效提高整个微反应器的能量利用效率。考察了操作条件及 p t 负载量对微燃烧通道中氢气空气催化燃烧性能的影响，并对催化剂进行了表 征。结果表明，处于爆炸极限内的氢气催化燃烧反应可以在微燃烧通道中安全进 i i 行，过高p t 负载量会降低催化燃烧性能。反应温度8 3 ，体积空速2 0 1 0 5h 1 ， 氢气入口浓度2 8 5m 0 1 ，p t 负载量5 条件下，氢气转化率高达9 2 2 。联 合化学反应动力学软件c h e m k i n 格式的详细气相和表面催化反应动力学机理 文件和计算流体力学软件f l u e n t 的微反应器模型、流动传热传质模型以及边 界条件设置对微燃烧通道中的氢气催化燃烧反应进行了初步模拟，已得到的冷态 模拟结果表明，不同微通道中的压力和温度分布相同，各组分浓度在整个流通空 间均匀分布。 第四部分，将具有三维微米孔道的烧结n i 微纤包结n i 基细粒子催化剂整体 式多孔材料结构化于毫米尺度的环形反应通道中构成氨分解制氢微型反应器。氨 分解微反应器由不锈钢管体和轴心的电加热棒，以及置于电加热棒和管内壁之间 环形通道中的烧结n i 微纤包结n i c e 0 2 a 1 2 0 3 细粒子整体式催化剂组成，总重约 1 9 5g ，总体积约3 0m l 。结构简单的微反应器在很小床层压降下可以实现氨气高 效分解制氢，在6 0 0 、1 1 0 0s c c m 的大氨气流量和2 5 0h 的长期稳定性实验中， n h 3 转化率高达9 9 9 以上，产氢率相当于1 5 8w 燃料电池的等值功率，功率密 度和能量密度分别达到3 1 6 0w l 和2 1 5 0w 肌g 。通过增加并联操作的微反应器 单元数扩展成列阵式小型氨分解制氢设备，可以进一步降低热量损失和减小反应 器的体积和重量。 第五部分，基于微纤结构化整体式多孔材料发展了一种集微混合、反应和换 热一体式的微反应器技术，以苯硝化为模型反应考察了该微反应器用于快速、强 放热的液液两相混合反应的效果。烧结微纤材料具有的大空隙率、三维开放孔 结构和大的面积体积比，有利于传质和传热；同时微纤三维网络具有微搅拌器的 作用，有利于流体的微米尺度分割和快速混合，因此，苯硝化反应得以在很短的 时间内高选择性地进行完全。与反应床层复合的高效错流微换热，能迅速移出反 应产生的大量热量，使反应床层温度分布比较均匀稳定。在优化的操作条件下， 苯转化率可以达到9 9 2 ，对应的硝基苯选择性高达9 9 6 。苯硝化微反应器与 传统釜式反应器相比，表现出巨大的化工过程强化效能，并可进一步开发微纤包 结固体超强酸细粒子催化的完全绿色化的芳烃硝化微反应技术。 关键词：微纤；整体式多孔材料；流动；传热；微反应器；数值模拟 i i i a b s t r ac t g r e e nc h e m i s 姆h a sb e e nr e c o g m z e da so n eo ft h er e s e a r c hf r o n t i e ra i l dh o t s p o t i nc h e m i s t r ya n dc h e m i c a le n g i n e e r i n gf i e l d ，n o t0 1 1 l yi n c l u d i n g 铲e e nc h e m i c a l r e a c t i o n ， b u ta l s o i n c l u d i n g铲e e nc h e m i c a lp r o c e s s e s ， e g ， c h e m i c a lp r o c e s s i n t e n s i 6 c a t i o n m i c r o r e a c t o r ，a ni m p o r t a mf a c i l i t ) ， o fc h e m i c a l p r o c e s s i r l t e n s i f i c a t i o i l ，c a nm a r k e d l yi 1 1 c r e a s ec o n v e r s i o na 1 1 ds e l e c t i v i 哆，e n h a n c ee 1 1 e r g ) r e f j f i c i e n c y ，r e d u c er e a c t o rv o l u m e ，a n di m p r o v ei m e 铲a t i o na i l ds a 衄o fc h e m i c a l p r o c e s sb yc a r r ) r i n go u tr e a c t i o ni nr n j c r o ns p a c e n e wa n d 血o v a t i v e 印p r o a c h e si 1 1 m i c r o r e a c t i o nt e c l u l o l o g ) ，a r el a y i n gt 1 1 eg r o u n d w o r kf o rp o t a b l eh y d r o g e ns u p p l yf o r p 0 1 y m e r i ce l e c t r 0 1 y t em e m b r a u l e 允e lc e l l ( p e m f c ) a i l dor g ；耐cs ) ，i 】- 也e s i sp r o c e s s a n o v e lm o n o l i t l l i cm i c r o f i b r o u ss t m c t u r e d p o r o u s m e d i a ( m 匝订s p m ) 晰t 1 1 s i n t e r 1 0 c k e dt h r e e - d i m e n s i o n a lm i c r o f i b r o u sn e t 、o r k sc o n s i s t i n go fm i c r o f i b e r sa n d e n t r a p e dp a n i c u l a t e s w a s d e v e l o p e db yu s i n g a1 1 i g h s p e e da n dl o w - c o s t p a p e 吼d i d n gt e c h n o l o g ) rc o m b i n e d 丽t hs u b s e q u e n ts i n t e r i n gp r o c e s s t 舳培 a d v a i l t a g e o fl a r g es u r f a c e t 0 一v o l m n er a t i o s ， l a r g ev o i dv o l u r n e ，e n t i r e l yo p e n 曲n l c t u r e ，h i 曲h e a ta n dm a l s st r a u l s f e rr a t e s ，h i 曲p e m e a b i l i t ) ，g o o dt h e 肌a 1s 切b i l i t ) r ， 锄du i l i q u ef o n nf a c t o r s ，m em m s p mi san e w 邯eo fm a t e r i a lt o w a r dc h e r n i c a l p r o c e s si n t e n s m c a t i o na i l dm i c r o r e a c t i o nt e c l l l l o l o g y w i t hl a r g ev o i dv 0 1 啪e 丘a c t i o na 1 1 du 1 1 i q u es o l i dm a t r i x ，t l l e n u i dn o w r e s i s t a n c eo fm m s p mc a r m o tb ec a l c u l a t e db yp e r m e a b i l i t ) re q u a t i o no fp a r t i c u l a t e b e d p o r o u sm e d i ac a ni n t e n s i 母h e a tt m s f e rd r a m a t i c a l l y ，b u tt h ep r o c e s s e so fm e 也e n l l a lc o n d u c t i v ea 1 1 dc o n v e c t i v e 仃a j l s f e ri 1 1m m s p mn e e d 如r m e rs m d y t h e n u m e r i c a ls i m u l a t i o no fn o w ， h e a tt r a n s f e ra i l dr e a c t i o n p r o c e s sb yu s i l l g c o m p u t a t i o n mn u i dd a n 锄i c s ( c f d ) s o f c 、v a r ec a n s a v em 甜l p o w e r ，m a t e r i 2 l lr e s o u r c e s a n dt i r n ew 1 1 i c ha r en e e d e di i le x p e r i i n e m sa 1 1 dg u i d ee x p e r i m e n t s m o r e o v e r ，w e a n t i c i p a t et h a tm m s p m c a i lb ea p p l i e di n t om i c r o r e a c t i o nt e c h n o l o g ) rt or e m a r k a b l e l y i n t e n s i 巧t h ec h e m i c a lp r o c e s sw h j l es i 嘶f i c a m l yr e d u c i l l gt 1 1 eo v e r a l lr e a c t o rb e d w e i g h ta n dv 0 1 u m e i na c c o r d a n c e ，t h el a wo ff l u i df l o w ，p e 珊e a b i l i t ) ra 1 1 dh e a t i v t m s f e ri m e n s i f i c a t i o no fm m s p mw a ss t u d i e dd e e p l y f u n h e 衄o r e ，ap r e l i m i n a r ) r s i m u l a t i o no fn o w ，h e a t 乜a 1 1 s f e ra n dr e a c t i o np r o c e s sw a sc o n d u c t e db yu s i l l gd e t a i l e d g a sa n ds 耐a c ec a t a l y t i cr e a c t i o nd y n a 武cm e c h a n j s m sc o m b i n e d 谢t l lc f d s o 胁a r e a tl a s t ，m i c r o r e a c t o r sb a s e do no u rn o v e lm m s p m1 1 a v eb e e nd e s i g l l e d ，f a b r i c a t e d a n de x 锄i n e df o rp o n a b l eh y d r o g e np r o d u c t i o nf b mm e o h 绷【dn h 3i np e m f c a p p l i c a t i o n sa n d1 i q u i d l i q u i do r g a n i cs y l l t l l e s i sr e a c t i o n i na d d i t i o n ，n e wm i c r oh e a t e x c h a i l g e r 谢t 1 1s u p e rv 0 1 啪e t i cp o w e rh a u sa l s ob e e nd e s i g l l e da n df - a b r i c a t e db y i i l s e r t i n gm m s p m w i t l lt h r e ed i m e n s i o n a lm i c r o np o r ed i 锄e t e rn om i l l i m e t e rs c a l e f l o wc h a n n e l s i nt h ef i r s tp a r t ，d e t a i l e ds t u d yo nt h en o wa n dp e n l l e a b i l i t yo fn u i d _ i i lt h c m m s p mh a sb e e nm a d e f o re a c he x p e 血e n t ，t h et y p eo fg a sn o wi nt l l em m s p m w a s1 锄i n a rn o w ，w h j c ha d a p t e dt od a r c yl a w t 1 1 et 1 1 r e ed i m e n t i o n a lm i c r o f ；i b r o u s m a t r i x 嘶t l lal i t t l ev o l u m e 丘a c t i o n 证t h em m s p mh a da 伊e a tc o i 灯i b u t i o nt ot h e p e 皿e a b i l i 够 t 1 1 ed e n s 时o fe m a p p e dp a n i c u l a t e sh a dn oi n n u e n c e0 nt 1 1 e p e m l e a b i l 毋o fm m s p m r e d u c t i o no fv o i dv 0 1 u m e 矗a c t i o na i l d i n c r e a s eo f m i c r o 舶r o u sv o l 啪e 丘a c t i o ni ns o l i dm 撕xc o u l di i n p r o v et h en o wr e s i s t a n c eo f m m s p mt l l e r e b yd e g r a d i n gt h ep e 姗e a b i l i 哆b a l s e do nt h ec a p i l l a r ym o d e lo fp o r o u s m e d i aa n da b o u n d a n te x p e r i m e r n a lr e s u l t s ，t 1 1 ep e m a b i l i t ye q u a t i o n ( m p m p ) f o r m m s p mw a sd e v e i o p e d ，讪l i c hc o u l dc a l c u l a t e dm en o w r e s i s t a l l c eo fm m s p m 谢t l l am a x h t l u me r r o ro f10 丘o mt h ep r o p e i r t i e so fm i c r o 蛐r u c t l l r e ，s u c ha ss h 印e ， e q u i v a l e n td i 锄e t e ra n dv o l u i l l e 丘a c t i o no f 血c r o 舶e r sa n dp a n i c u l a t e s ，e t c 1 1 1 en u i d n o wi nm m s p mw a sn u m e r i c a l l yi i e s t i g a t e db yu s i n gt h ec f ds o m 咄ef l u e n t c o u p l e d 谢t hm p m pe q u a t i o n c a l c u l a t i o nr e s u l t ss h o w e dm a tn u i dv e l o c 埘h a d u 1 1 j f o n i ld i s t 曲u t i o ni nm m s p m ，a n dt h ep r e s s u r ew a sr e d u c e d1 i n e a r l ya l o n g 也e f l o wd i r e c t i o n t h es i m u l a t i o nr e s u l t so fn o wr e s i s t a n c ei 1 1m m s p mw e r emg o o d a g r e e m e n t 诵t h t 1 1 ee x p e d m e m a lr e s u l t s 1 1 1t 1 1 es e c o n dp a r t ，e x p e r i m e m so fh e a t 仃a j l s f e rs h o 、e dt l l a tt l l eh e a tc o u l db e 仃a n s f e r e dq u i c 蚶y 台o mt u b em e r w a l l t ot l l ec e n t e ro fm m s p mb e c a u s eo fm em 曲 t 1 1 e m 试c o n d u c t i v ee 伍c i e n c y ，州c hm a d e6 一f o l dd e c r e a s eo f 也et e n l p e r 狐玳 d i 彘r e n c eb e t 、e e nt l l b ei 姐e rw a l la i l dc e n t e ro fp o r o u sm e d i a 丘o mt h em m s p m b e d v c o m p a r e d 、析t hp a i t i c u l a t eb e d t 1 1 ev 0 1 u m e t i ca v e r a g ee f f e c t i v em e m a lc o n d u c t i v 毋 o ft 1 1 em m s p mc o n s i s t i n go f 3v o l m e t a lm i c r o f i b e r sw a s3 0 5 0t i m e s1 1 i g h e rm a n s i 0 2p 矾i c u l a t eb e d t h ea v e r a g ec o n v e c t i o nh e a tt m s f e rc o e m c i e mc o u l db e i n c r e a s e d1o - 3ot i m e sf o ra i ri nt 1 1 em m s p mb e dc o m p a r e dw i t ht 1 1 ee m p 锣t l l b e b a s e do ns u c hh i 曲h e a te x c h a l l g ee 所c i e n c yo fm m s p m ，al l i 曲- p e r f o m a i l c e c o u n t e r n o wm i c r oh e a t e x c h a n g e rh a sb e e ne s t a b l i s h e db yu s i n gan o v e ln i m i c r o f i b r o u ss t m c t u r e dw i c k t h ei n n u e n c eo f 而c r oh e a t e x c h a l l g e r 蛐n j c t u r e p a r a m e t e r so nh e a t 廿a n s f e rc o e 施c i e ma i l dp r e s s u r ed r o pw a sp r e s e n t e d t h er e s u l t s s h o w e dt 1 1 a tt l l eh e a t 订a n s f e rp e r f b m l a l l c eo ft h em i c r 0h e a te x c h a l l g e rc o u l db e e r l l l a n c e dd r 锄a t i c a l l yb yu s i l l gam o n o l i m i cm i c r o f i b r o u ss t r u c t u r ec o n s i s t i n go f8 u md i a m e t e r1 1 i c k e lf i b e r s t h eu s eo ft 1 ：1 i s 印p r o a c hp r o v i d e d2 - f o l do rm o r e i n c r e a s e o ft h ev o l u m e t r i ch e a t 傲m s f e rc o e m c i e n t 丘o m13 3m w ( n l j k ) a tp o r o s i 够10 0 t o 4 0m w ( m k ) a tp o r o s 时9 5 1 u n d e rt h ec o m p a t i b l eo p e r a t i n gc o n d i t i o n s r e d u c t i o no fp o r o s 埘o fm ei i l i c r o 舶r o u s 姗c t u r ea 1 1 dm en o wc h a n n e ld e p t h p r o m o t e dt h eh e a tt r a i l s f e rp e r f o m a l l c eb u tc a u s e dl a r g ep r e s s u r ed r o p m o r e o v e r ，t l l e u s eo ft ：h i n n e rh e a tt r a n s f e rp l a t em a d eb yc o p p e r 、i t hl l i 曲e rt h e 咖a lc o n d u c t i v i t ) r c o e f ! f i c i e n ta l s op r o v i d e ds i g l l i f i c a n tp r o m o t i o no ft l l eh e a tt r a n s f e rp e r f o m l a i l c ea t k g hf l o wr a t e a taw a t e rv o l i m l en o w r a t eo f14 6l 1 1 ，t l l ev 0 1 啪e t r i ch e a t 仃a 1 1 s f e r c o e m c i e mo f4 0m w ( m 3 k ) ，e q u i v a l e n tt oa 皆o s sh e a tt r a n s f e rc o e f ! f i c i e n to f2 0 k w ( m 2 k ) ，c o u l db eo b t a i n e da tal o wp r e s s u r ed r o po fo 2m p ai n 血c r oh e a t e x c h a l l g e r 谢t ho p t i m a ld e s i g np a m m e t e r ss u c ha ss i n t e r e dn im i c r o f i b r o u sp o r o s i t ) ， o f9 5 1 ，n o wc h 黜1 e ld e p t ho f0 3m m ，c o p p e r yh e a te x c h a l l g ep l a t et h i c h l e s so f 0 1 瑚m i nm e “r dp a n ，am e m 锄0 1s t e 锄r e f - 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1 谢t l l2 8 5m 0 1 h 2i n l e tc o n c e n t r a t i o n ，h y d r o g e nc o n v e r s i o nc a ns t i l l b e 9 2 2 o v e rm o n o l i t h i cm i c r o f i b r o u se n t r 印p e d5 w t p t a 1 2 0 3 b yc o m b i l l i n g m i c r o r e a c t o rm o d e l ，n o wm o d e l ，h e a ta n dm a u s st r a n s f e rm o d e l ，b o n d u a r yc o n d u t i o n s o fc f ds o 小v a r ef l u e n ta n dd e t a i l e dg a sa r l ds u r f a c ec a _ t a l y t i cr e a c t i o nm e c h a l l i s m f i l e so fc h e r m c a lr e a c t i o nd y n 锄i c ss o f h 甜ec h e m k i n ，an u m e d c a ls i m u l a t i o nw a s c o n d u c t e df o rt 1 1 ec a t a l y t i cc o m b u s t i o no fam i x t u r eo fh 2a i 【d a i ri i lt h em i c r o c a t a l y t i cc o m b u s t o r t h er e s u l t so fn o n - r e a c t i o ns h u l a t i o ns h o 、v e dm a tt h ep r e s s u r e a n dt e m p e r a t u r eh a dm es a m ed i s t 曲u t i o ni nd i 恐r e n tm i c r o c h a r u l e l s ，a n dt h em a s s f a c t i o no fd i 虢r e n tc o m p o n e n t s 、v a su 1 1 i f o 加i nn o wm i c r o c h 锄e l s i nt l l ef o u n hp a n ，am i l l i a t u r e 舭皿o i l i ac r a c k e rw a sd e v e l o p e df o rp o n a b l e 向e l c e up o 、e rs u p p l y t h ec r a c k e r ，w i t ho v e r a l lw e i 曲to f 19 5ga n dav o l 眦1 eo f 3 0 c m 。，c o m p o s e do fas s - 3l6 lt u b eb o d y ，af i x e dh e a t i n gr o da l o n g 、i t ht l l ea x i so f t u b u l a rb o d y ，觚dn o v e lm i c r 0 6 b r o u sc e 0 2 一p r o m o t e dn 讥1 2 0 3c a t a l y s tm o n 0 1 i t h s i n c o 印o r a t e d 淅t k nm ea n n u l a rh o u s i n gb e 帆e e nt h eh e a t i n gr o da n dt h ei l u l e r 、砌1o f t h et u b u l a rr e a c t o r t h i sc r a c k e rs h o 、e dp l e a s i n go p e r a b i l i t ) ，f o r1 1 i 曲e m c i e n c yh 2 p r o d u c t i o nv i aa m m o l l i ac r a c h n gw i t hl o wp r e s s u r ed r o p r o u g l l l y15 8w e q u i v a l e n t s o fh 2c o u l db ep r o d u c e d 、i t ha m m o l l i ac o n v e r s i o no f 9 9 9 a t6 0 0o ca i l d1 10 0 s t a n d a r dc u b i cc e n t i m e t e rp e rm i l l u t e ( s c c m ) 觚衄o i l i af e e d9 2 l sr a t ew i t h i nt h j s c r a c k e rm r o u 曲e n t i r e2 5 0ht e s t p o w e rd e n s i 锣a n de n e r g yd e n s i t yw a se s t i m a t e dt o b e 316 0w la n d 215 0w h l ( g ，r e s p e c t i v e l y i na d d i t i o n ，ac o m b i l l a t o r i a l 印p r o a c h ( p 吕，a r r a yr e a c t o r ) 、v ：h e r es e v e r a lo rm o r es u c ha m m o m ac r a c k e r sa r ec o m b i n e d t o g e 吐1 e ra n dm ni 1 1p a r a l l e lc a i lb eu s e df o re a s i l ya c h i e v i l l g 5 0 0we q u i v a l e n t so f h y d r o g e ng e n e r a t i o n w bb e l i e v et l l a tt h ea a yr e a c t o rc a l lp r o 啊d ek 曲e r p o w e r e n e r g ) rd e l l s i t ) rc o i n p a r e d 晰t ht h es i n g l ec r a c k e r ，b e c a u s eo ft l l ee x p e c t a b l e r e d u c t i o no fh e a t1 0 s sa 1 1 do v e r a l ls y s t e mw e i 曲饥o l 啪e m o r e o v e r ，i 1 1a c c o r d a i l c e 、i 也t h er n i c r o r e a c t o rd e s i g nc o n c 印ta sd e s c r i b e di nt l l i sw o r k ，a m m o l l i ac r a c k e rf o r p o w e r 吼l p p l i e sm 百n gf r o m 吼l b w a t t st os e v e r a lt e n s 、吡sa r ea l s oe a s i e rt ob eb u i l t v i t u pb yu s i n gm a t c h a b l eh e a t i l l gr o d si n c l u d i n gb o md i 锄e t e ra n dh e a t i l l gp o w e r 1 1 1t 1 1 el a s tp a r t ，an o v e li i l i c r o r e a c t o r 晰t 1 1m t e g r a t e dh e a t e x c h a n g e rh a sb e e n d e v e l o p e df o rs t r o n g l ye x o t l l e r m i cl i q u i d l i q u i dr e a c t i o n s ，o nt h eb a s i so fan o v e l m e t a l l i cm i c r o f i b r o u ss t m c t u r e t h em i c r o r e a c t o rw a sm a d ef r o ms i m p l yi n s e r t i l l g q 眦l d r a t ep i e c e s o fm em i c r o f i b r o u sm e d i ai nt h er e a c t i o na n dh e a t e x c h a n g e r c h 锄b e r s ，r e s p e c t i v