可再生能源电解制氢技术及催化剂的研究进展

氢能是一种清洁、高效的二次能源,是构建未来清洁社会的重要支撑。在众多制氢技术中,利用可再生能源产生电能,并通过电解水制备高纯度氢气是最具潜力的制氢路线之一。本文在介绍三种电解水制氢技术及核心部件的基础上,重点讨论了电解水析氢催化剂,特别是过渡金属基电催化剂及单原子催化剂的研究进展。本文最后对可再生能源发电与电解水制氢技术的耦合进行了分析与讨论,简述了现阶段国内外基于可再生能源发电制氢项目的开发进展。文章指出,随着电力成本下降,高效、稳定、经济的析氢催化剂的开发,可再生能源发电制氢将成为解决能源消纳、加速氢能产业化进程、最终实现我国向低碳清洁能源转型的重要途径。     

碳中和愿景下有机固废热转化清洁利用技术研究现状与展望

随着全球气候变化的日益加剧以及能源与环境问题的突出,碳中和成为各国追求可持续发展的重要目标。而作为碳排放的主要来源之一,有机固废的资源化清洁利用技术成为了当前研究的热点。通过清洁利用技术可以实现其高效转化和综合利用,为碳中和社会的建设做出积极贡献。在此背景下,综述了有机固废热转化清洁利用技术的研究进展,包括农林生物质能源利用、市政污泥处理处置及生活垃圾清洁利用技术等方面,总结燃烧、热解、气化、水热4种热化学转化技术的国内外研究进展与应用现状,重点阐述了生物质、生活垃圾焚烧发电和热解气化多联产技术以及污泥协同焚烧、热解碳化等工艺。通过深入分析有机固废处理处置的研究应用现状,探讨可行的高值化资源化转化利用技术,提出有机固废热转化的发展方向。进一步梳理了我国有机固废处理处置相关政策文件,总结了有机固废热转化利用过程中环境减排效益,提出了我国有机固废热转化商业模式建议,旨在为推动我国城乡有机固废无害化、高值化、资源化清洁利用和工业应用提供参考。     

固废源CaO基CO2捕集材料的制备与捕集性能研究进展

CO₂捕集技术是当前应对全球气候变化、缓解温室效应的重要途径。利用含钙固体废弃物制备高效CaO基CO₂捕集材料有利于实现固废资源高值化利用、以废治废和清洁生产,具有重要的环境效益、经济效益和社会效益。基于固废源高效廉价CaO基CO₂捕集材料的良好应用前景,本文介绍了工业废渣、生物质和其他含钙固体废弃物的产生与资源化利用现状,综述了CaO基吸附剂的捕集原理、碳酸化动力学过程和CO₂捕集性能,对比了以不同含钙固体废弃物为前驱体制备CaO基吸附剂的吸附-脱附循环性能和不同改性方法对其吸附稳定性的影响,从经济角度分析了固废源CaO基吸附剂在钢铁厂、燃煤电厂和生物制氢中的应用潜力,展望了固废源CaO基CO₂捕集材料的应用前景和发展方向。该文旨在为固废源CaO基吸附剂前驱体的选择、吸附性能的提高和固废吸附材料的工业应用提供帮助。     

典型制氢工艺生命周期碳排放对比研究

氢能大规模发展需要解决“以何种方式制取氢气”的问题，在实现“双碳”目标的背景下，需要全面考察氢能产业链的碳排放情况。在相同的研究尺度下，建立统一的核算边界，采用统一的参数数据，定量测算典型制氢工艺的生命周期碳排放情况。结果显示，全生命周期视角下的CO₂排放量从大到小依次为甲醇制氢(煤炭为原料)、以火电为主的电解水制氢、煤制氢、甲醇制氢(天然气为原料)、天然气制氢、光伏发电电解水制氢、风电电解水制氢。煤制氢、天然气制氢的碳排放主要在氢气生产过程，甲醇制氢的碳排放主要在甲醇生产过程，电解水制氢过程虽清洁，但电力隐含的碳排放不容忽视。     

氢的制取及氢能的利用

综述了利用可再生资源制氢的主要技术,包括电解水制氢,太阳能热化学循环制氢和利用生物质转化制氢等,以及氢能在氢燃料电池中的应用。     

太阳能制氢技术研究新进展

氢能因其清洁无污染、热量高、储量丰富等优点被誉为21世纪最具发展前景的清洁能源.目前,制氢技术越来越成为各国科研工作者研究的热点.综述了国内外对于太阳能热化学循环制氢技术、太阳能光催化制氢技术和电解水制氢技术的研究现状,并对未来太阳能制氢的发展前景进行展望.     

制氢技术的生命周期评价研究进展

氢气既是理想高效的清洁能源,又是用途广泛的化工原料。以传统能源制氢为主导的制氢产业具有高能耗高污染的弊端,在资源环保问题日益突出的当下,全方位对比研究各类制氢技术的优劣特征,为制氢产业提供健康发展的技术路线显得尤为重要。本文主要以传统制氢技术(煤气化制氢、天然气制氢等)和新型制氢技术(热化学制氢、可再生能源发电制氢、生物质气化制氢等)为对象,对其生命周期评价方面的研究进展进行综述。论文首先介绍了生命周期评价的研究过程和思路,阐述了各类制氢技术的基本原理和应用现状,重点研究了各类制氢技术的能耗和温室气体释放数据,同时结合生命周期成本分析,归纳了各制氢技术的制氢成本。论文通过分析各类制氢技术的优劣性,总结得出新型制氢技术具有优秀的节能环保性,但制氢成本较高。其中,风电制氢技术的环保性最佳,而核能热化学制氢在未来具有大规模应用的潜力。根据当前制氢格局的发展状况和各类制氢技术的特点,论文最后作出了关于制氢技术发展的前景展望。     

黑水虻处理有机固废过程中的温室气体排放及调控

近年来，利用黑水虻(HermetiaillucensL.)转化有机固废技术逐渐成为研究热点，市场前景广阔。黑水虻生物转化技术具有转化周期短、资源利用效率高和经济效益显著的优点，但由于昆虫价值链的复杂性，在大规模推广之前，还需要考虑几个关键的环境因素，特别是黑水虻处理有机固废过程中温室气体的排放。本文综述了黑水虻生物转化有机固废过程中不同温室气体的排放以及不同养殖工艺条件和堆肥原料的成分类型对温室气体排放的影响。     

水制氢技术研究进展

氢能是一种高效、清洁的能源,其热值比石油还要高3倍.目前,大部分氢气都来自于化石燃料,如天然气、石油和煤等.这些方法不具有可再生性.以水为氢源的制氢技术因其可再生性而具有很好的应用前景.以水为氢源的制氢技术主要包括电解水制氢、光催化分解水制氢、直接热分解水制氢和热化学循环裂解水制氢技术.其中,电解水制氢技术最为成熟,其不足之处在于能耗过高;对光催化分解水制氢技术已经进行了系统研究,催化剂的性能是影响该方法的关键因素;对于直接热分解的研究相对较少;热化学循环制氢技术的优势在于反应效率高、利于放大,如何保持反应中间媒介物的高温循环稳定性则是该方法急需解决的技术难题.     

煤与生物质制氢工艺评述

对国内外煤与生物质热化学转化及微生物转化制氢工艺的研究现状及发展趋势进行了综述,分析了由煤和生物质制取氢气的工艺特点,指出了各种工艺的优势和不足。讨论了日本HyPr-RING工艺和美国FutureGen项目2种煤大规模制氢方案,给出了国内外煤与生物质制氢研究进展和现阶段的氢能选择。     

太阳能热化学反应循环制氢技术及其最新发展

氢能是一种高效、洁净的新能源，太阳能热化学循环制氢实现了制氢工艺的清洁、无污染，具有非常理想的应用前景。本从热化学反应循环系统的研发入手，系统地介绍了该技术的最新研究进展情况，并对未来发展方向进行了展望。     

生物质热转换制氢的研究进展

氢气是一种理想的洁净能源。从能源角度和环境角度考虑,发展生物质制氢技术都具有重要的意义。生物质制氢技术主要包括热化学法和生物法,其中热化学法主要是将生物质气化或液化,再进行重整和水蒸气变换反应,获得氢气。本文综述了生物质热化学转化(包括气化、超临界水气化、热裂解等)制氢技术的研究进展,并对典型的制氢技术作了评述和展望。     

氨分解制氢催化剂研究进展

随着环保法规日趋严格,清洁氢能的生产和应用引起关注,氨分解制氢是其中重要途径之一。综述Ru、Ni和Fe等氨分解催化剂的研究进展,Ru催化剂具有较高的催化活性,但由于资源有限和价格昂贵等因素使其在工业应用方面受到限制。以Fe和Ni为代表的非贵金属催化剂资源丰富,价格低廉,氨分解反应转化率高,具有潜在的工业应用前景。我国独创的新一代Fe_(1-x)O基新型熔铁催化剂是目前世界上活性最高的氨合成催化剂,根据微观可逆性原理,新型熔铁催化剂也是氨分解反应活性最好的制氢催化剂。     

An overview of hydrogen production from biomass

Hydrogen production plays a very important role in the development of hydrogen economy. One of the promising hydrogen production approaches is conversion from biomass, which is abundant, clean and renewable. Alternative thermochemical (pyrolysis and gasification) and biological (biophotolysis, water–gas shift reaction and fermentation) processes can be practically applied to produce hydrogen. This paper gives an overview of these technologies for hydrogen production from biomass. The future development will also be addressed.     

氢能储存技术最新进展

氢能是全球能源技术革命的重要发展方向,在氢能产业发展过程中,开发高效、安全和低成本的氢能储存技术是实现大规模用氢的必要保障和关键。本文综述了当前主流的四种氢能储存技术,即高压气态储氢、低温液态储氢、有机液态储氢、固体材料储氢的原理和技术特点,分析整理了这几种储氢技术的优缺点,讨论了各类储氢方式的最新研究现状和面临的关键挑战,并对未来储氢技术的优化和发展趋势进行了展望。可以发现,为了提高储氢量,研究人员都将重心放在开发具有成本效益、提高能量密度的储氢技术上。其中,高压气态储氢应着力开发低成本、高性能的碳纤维复合材料,降低Ⅳ型瓶的成本;低温液态储氢应把研究重点放在降低液压成本以及寻求廉价易得的保温材料上;对于有机液态储氢来说,寻求高效催化剂可以大幅度提高其储氢能力;固体材料储氢应着力研发高效催化剂,寻求可以提高氢气与材料相互作用力的途径。政府、企业及科研院应大力推进储氢技术的研究,加速氢能产业发展,早日实现碳中和目标。     

合成己二酸工艺研究进展

己二酸是一种极其重要的石油化工原料和有机合成中间体,近年来全球的消费量呈现出稳定的增长趋势。由于传统生产工艺存在环境污染等问题,其绿色合成方法备受研究者的关注。本文主要综述了近年来国内外采取不同的原料及催化体系清洁合成己二酸的最新研究进展,重点介绍了以环己烷、环己醇、环己烯及丁二烯等为原料,以分子氧、过氧化氢或臭氧为氧源,采用不同的催化体系合成己二酸的工艺路线,并分析了各种方法的优缺点。研究结果表明,在这些方法中,采用环己烷为原料,一步绿色催化合成己二酸的工艺路线具有很好的应用前景,是未来工业化的最佳方法和思路。     

有机液体储氢材料的研究进展

氢气是一种清洁、高效的能量,被视为最具发展潜力的清洁能源,其存储和运输是影响氢能大规模应用的关键问题。常用的储氢方法有高压气态储氢、液化储氢、金属合金储氢和有机液体氢化物储氢等,本文综述了其中受到广泛关注的有机液体储氢材料,分析了多种有机液体储氢材料的储氢原理与特点,认为有机液体储氢容量大,可循环使用,更加高效安全。主要介绍了环己烷、甲基环己烷、十氢萘、咔唑和乙基咔唑等,重点对目前的国内外研究现状进行了阐述。根据分析结果,对其发展前景进行了展望,指出如果利用工业上能够大规模获取的化学原料,如萘系多环芳烃,开发高效低成本加氢脱氢催化剂,研究最适宜的加氢与脱氢条件,可大幅降低储氢成本,有利于氢能的大规模应用与发展。     

质子交换膜电解水制氢技术的发展现状及展望

氢能是支撑起智能电网和可再生能源发电规模化的最佳能源载体,而电解水制氢是实现制氢规模化的重要途径。在多种电解水制氢技术中,质子交换膜电解水技术由于具备电流密度大、产氢纯度高、响应速度快等优势,吸引了科学界和工业界的广泛重视。本文首先介绍了质子交换膜电解池的结构组成以及各组成的主要作用,对比分析了碱性电解池、固体氧化物电解池与质子交换膜电解池的技术差异,并结合电解水析氢反应以及析氧反应的机理阐释,分别介绍了两步半反应的常用催化剂;然后,从最初的实验室研究阶段到目前兆瓦级别的质子交换膜电解水系统,回顾了该技术的发展历程以及应用现状;其次,从制氢成本、电堆性能及电堆寿命等多角度分析目前该技术面临的瓶颈问题;最后,根据质子交换膜电解池的技术优势,并针对上游间歇性可再生能源的需求以及和下游产业的联合应用,对其未来前景进行了展望。     

电石制备清洁生产和工程化研究进展

我国电石产量位居世界第一,电石生产已成为我国化工领域的重要环节。电热法是目前工业上应用最广的电石生产方法,但由于其高能耗、高污染、高投入、低产出等诸多弊端,如何对传统电石工艺进行转型升级改造,发展节能降耗、原料及附加产品综合高效利用的大型一体化电石产业链成为了时下研究的热点。氧热法具有能耗低、物耗低、能效高、污染少的特点,已经成为替代电热法生产电石的新选择。为此,本文围绕氧热法煤制电石工艺、煤制电石多联产技术、电石清洁生产三方面对煤制电石新工艺进行综述,对国内外氧热法制电石研究进展进行总结分析。在此基础上文章对煤制电石与化工/动力系统多联产工艺和电石渣综合利用与废气捕集技术路线进行了分析与讨论,并对进一步值得研究的重点方向进行了展望,为煤制电石清洁高效生产的理论研究、工程实践、系统运行提供了参考。     

Thermochemical processing of rubber waste to liquid fuel

Abstract

Liquid obtained from solid rubber waste via a thermochemical conversion process is expected to play an important role in the future of energy as high value energy carriers and value added chemicals. The energy density of liquid is higher than raw rubber waste because of both chemical and physical characteristics. The Association of South East Asian Nations (ASEAN) coun tries, especially Malaysia and Indonesia, generate a significant amount of solid waste in the form of natural rubber. Leading on from the elemental composition and thermal characteristics (obtained via thermogravimetric analysis) of solid rubber waste, the production of pyrolysis liquid oil by a fixed bed pyrolysis technique has been attempted. This is both energy recovery and protection of the environment. The liquid oil may be used directly as raw fuel in diesel engines. The liquid oil was characterised by Fourier transform infrared and gas chromatography–mass spectrometry techniques for its detailed chemical composition. The fuel properties of the derived oil were also analysed and compared with petroleum products.