碳中和背景下先进制氢原理与技术研究进展

在全球大力倡导"碳中和"的背景下,发展高能效、低成本、零排放的先进可再生能源电解制氢技术将成为实现"碳中和"的关键.然而,当前化石能源制氢技术仍处于主流地位,具有成本低的优势,但存在固有的碳排放,而利用可再生能源电解水制氢则被认为是未来氢能的技术路线,近年来,主流的碱性电解制氢技术发展迅速,有望在可再生能源价格持续下降...     

煤炭多联产技术和氢能技术

首先论述了能源的可持续发展的含义。通过对中国能源现状和发展前景的介绍,分析了中国能源可持续发展面临的问题与挑战。基于对各单一煤炭转化过程和多联产技术的分析,指出煤炭多联产技术是中国未来洁净煤利用技术发展的主要方向。对中国在多联产领域的进展作了简要介绍,进而通过分析氢能的优势和对我国可持续发展的意义,指出走向氢能是解决我国能源问题和挑战的有效途径。通过煤炭高效制氢并实现零排放氢能/动力联产系统,可实现效率、环境和能源安全的多重优化。最后对我国氢能的发展前景进行了探讨并对中国发展氢能的重点部署方向提出了建议。     

一种应用于氢能产业一体化的新型多功能盐穴储氢库

为实现“双碳”目标,解决氢能大规模储存难题,结合我国氢能发展趋势,首次提出了包含盐穴储氢库的三种发展情景下的氢能“制-储-用”一体化方案：①情景一为盐穴储存绿氢,用以燃料电池及炼钢炼铁领域的应用;②情景二为盐穴储存绿氢及CO2-O2混合气体,用于地面合成甲烷及甲烷富氧燃烧发电;③情景三为盐穴储存合成甲烷,用以除发电以外的其他用途。从盐穴储氢库全生命周期的角度,分析了储氢库在三种发展情景下的作用,首次提出了多功能储氢库的概念：可起到废电利用、电力平衡、氢能安全高效储存、CO2减排等多项作用。以昆明市安宁盐矿及云南省为例,结合云南省水电为主的电力结构,分析了多功能盐穴储氢库在情景一、二中的建设需求：①情景一,采用绿氢直接炼钢炼铁工艺,需电解绿氢约60万吨,配套多功能盐穴储氢库总气量1.3亿m3,可实现昆钢减排1307吨;②情景二,针对云南未来电力季节性缺额问题,假设甲烷富氧发电厂提供半年枯期电力,装机200MW,仅需建设多功能盐穴储氢库总库容478万m3,可消纳水电5.34亿度,提供枯期发电量2.88亿度。     

生物制氢技术的发展及应用前景

介绍了生物制氢技术的几个基本方法.生物制氢技术作为一种可再生能源生产技术,主要包括暗发酵、光发酵、光解水和光暗发酵耦合生物制氢4种方法,菌种选育、工艺形式、工艺调控以及暗光发酵的耦合方式对高效、持续和稳定产氢至关重要.对生物制氢技术近年的发展及现状进行了总结,并结合生物制氢领域存在的问题,展望了其发展前景.     

生物质流化床催化气化制氢系统分析与研究

生物质热化学转化制氢在技术经济性上有优势,但产品气焦油含量高、氢浓度低且产率有待提高.在先前的制氢研究基础上,进行了理论分析和试验系统设计优化,提出了生物质流化床-固定床二级催化制氢技术方案,着重介绍了自动数据采集系统、送料系统、气化介质送入方式以及催化剂的添加方式,给出了循环流化床气化炉的流体特性试验数据并分析了制氢过程的关键影响因素,为制氢热态试验的开展与生物质热化学制氢理论的建立提供指导.     

生物制氢技术的研究进展

氢气具有清洁、可更新的优点,是最具发展潜力、最理想的新能源之一.由于生物制氢技术具有无污染、可再生、成本低等优点,受到国内外广泛的关注,在新能源的研究利用中占有越来越重要的位置.本文较系统地综述了国内外各种生物制氢技术的产生背景、基本原理和应用现状,总结了该技术的优点和面临的问题,探讨其在环境科学中的应用前景.     

混合菌种非固定化技术制氢反应器产氢效能

为了研究混合菌种非固定化技术生物制氢反应器的产氢效能，实验采用厌氧Hungate技术和MPN法，从采用混合菌种非固定化技术的生物制氢反应器厌氧活性污染中分离到210株优势发酵菌株，其中18株为产氢细菌（HPB）。实验结果表明，主要决定反应器产氢效能的因素是反应器内HPB的数量和活性。采用混合菌种非固定化技术可以充分发挥HPB的产氢活性，但是由于反应器内HPB的数量和比例不高，大大制约了混合菌种非固定技术生物制氢反应器效能的充分发挥。针对这一结论，提出采用有自絮凝能力的高效产氢细菌进行快速启动和投加高效产氢菌株的方法提高生物制氢反应器的产氢效能。     

生物质能中生物制氢技术的应用及关键因素

介绍了生物质能技术的发展应用、生物制氢的发展现状与生物制氢的方法,并分析了生物制氢中生态因子的影响和金属离子对制氢过程中酶促反应和产氢率的影响.     

金属储氢材料与材料设计研究进展

基于储氢材料在氢能利用中的重要作用,通过从材料结构角度,对当前晶态储氢合金、非晶储氢合金、纳米储氢合金三大类金属储氢材料的研究现状和存在问题进行总结和分析,探讨了合金相图和现代材料设计方法在金属储氢材料研究中的作用和地位.当前研究工作表明,非平衡态结构调控是获得高性能储氢合金的有效途径.基于原子尺度的材料计算与设计,对新型金属储氢合金的研究和储氢机理探讨具有重要作用.     

生物质化学制氢技术研究进展

可再生生物质制氢是未来氢能的主要来源,涉及到化学制氢和生物制氢.生物质化学制氢技术包括生物质气化、热解、超临界转化等常规热化学法制氢和生物质解聚液相产物的蒸汽重整、水相重整、自热重整和光催化重整制氢等技术.对以上生物质制氢方法进行了综述,对反应条件、反应机理、催化剂使用、技术经济性及各自存在的优缺点进行分类整理与比较.认为生物质气化制氢及热解制氢技术的发展较成熟,可以实现规模化生产,但是制氢的选择性和产氢率不高;生物质液相产物催化重整制氢技术更适合较大规模的集中制氢,转化率和产氢率高,但技术途径复杂.对生物质制氢技术进行了展望.     

高压氢和液氢储运氢能耗及成本分析

氢能作为一种高能量密度、清洁无污染的高效二次能源，被认为是理想的绿色能源。大规模制氢及储运氢能够显著降低氢气市场化应用的能耗及成本。通过对高压氢、液氢储氢技术在海陆运输中的能耗及能效进行分析。分析结果表明：高压氢在短距离运输具有一定优势，其能耗和成本随着运输距离增大著提高；高压氢在20 MPa储存和运输，其能耗及成本随运输距离增大而明显增大。液氢由于液化能耗高且能效低，且整个过程中都伴随着氢气的蒸发损耗，因此不适合跨海及陆地长距离输送。     

金属离子对车载制氢机制氢效率的影响

针对向车载制氢机加水带入的金属离子导致制氢效率偏低的问题,在制氢测试系统实验台上研究加入含不同Zn2+、Fe3+和Cu2+质量浓度的溶液对制氢效率的影响.在电解电流为30 A,初始温度为19.7℃,压力恒为0.1 MPa条件下,电解2 L质量分数为30%的KOH溶液与其对应加入50 mL含不同金属离子质量浓度溶液做比较.试验结果表明：随着电解的进行,加入溶液所含的金属离子质量浓度越高,KOH溶液的电解电压越高,制氢速率越低,制氢效率越低.     

电解水制氢技术及其催化剂研究进展

随着社会经济的发展，能源和环境问题日益受到人们的广泛关注。氢能因其能量密度高、绿色无污染、储量丰富、应用广泛等优点，被认为是21世纪理想的清洁能源。电解水制氢是一种清洁的生产技术，在“双碳”的背景下得到蓬勃发展，其关键挑战在于开发高性能的析氢反应（HER）电催化剂，以降低水分解的过电势。详细介绍了目前主流的电解水制氢技术，分析了各技术的自身特性和优劣势，重点总结概括了HER催化剂的研究进展，最后对电解水制氢技术及其催化剂的发展方向进行了展望。     

我国水电解制氢效率和能耗获突破

<正>中国船舶重工集团公司第七一八研究所在水电解制氢技术领域取得了新进展。该所研制开发的具有自主知识产权的无石棉隔膜,已在制氢装置上实现了工业化稳定运     

面向小型舰船的固定翼无人机海上回收方法综述

随着现代海战向立体化、多层次的发展,舰/船载无人机着舰技术得到广泛的研究与应用.为研究舰/船载无人机着舰技术的发展现状及其亟需解决的关键技术难题,对目前该领域的文献进行了分析与总结.无人机着舰技术是指无人机借助舰/船及机载导引系统,以飞行控制系统为依托,按照着舰/船流程,通过舰/船及无人机拦阻装备实现满足精度要求的着舰技术.首先,概述了固定翼无人机在小型舰/船上回收技术发展历程,比较分析各种回收技术的优缺点.其次,重点阐述"飞行中制动回收"和"定点高精度回收"方式的关键技术;最后,总结了固定翼无人机小型舰船着陆技术的发展过程中亟需解决的关键技术难题,包括无人机导航系统、控制系统等技术.研究表明,舰/船载无人机着舰技术研究尚未形成成熟的解决方案,仍有许多技术难题亟需解决.本研究为中国固定翼无人机海上回收系统的方案设计提供参考.     

金属储氢材料理论研究综述

氧能作为一种新型的能量密度高的绿色能源,正引起世界各国的重视,储存技术是氢能利用的关键.储氢材料是当今研究的重点课题,也是氢的储存和输送过程中的重要载体,综述了目前已采用或正在研究的金属储氢材料的理沦研究情况,如镧基、镁基、Li-N-H等储氢材料,并指出其研究趋势.     

城市污水厂污泥热解制氢的实验研究

利用固定床热解反应装置,对城市污水处理厂的污泥进行了热解制氢试验.结果表明,随着温度升高,产气量增大、H2产量随之增加.当温度处于700～950℃时,H2大量产出,阶段最高产率达51.61%.污泥热解技术兼具能源回收和环保功能,是一项具有发展潜力的制氢技术.     

生物质制氢与燃料电池整合系统研究

生物质制氢与燃料电池的技术整合将提供一条完全清洁的后续能源路线,并能够为生物质能源的高效经济利用开辟具有竞争力的创新途径,为氢能技术的发展提供有利保障.在对生物质热化学制氢的工艺路线和过程经济性等进行对比分析的基础上,明确了制氢路线开发中的优化方向;对生物质燃气在高温燃料电池系统中应用的诸多影响因素进行了系统分析,并结合目前国内外生物质基燃料电池系统的研究进展,明确了适宜的生物质制氢与燃料电池系统的整合工艺开发中需要克服的障碍和路线的发展方向.     

2 MW氢能试验系统的设计研究

氢能是一种高效洁净、理想的、极有前途的二次能源."绿色煤电"计划将建立2 MW的氢能试验系统,进行煤气变换制氢、氢能发电、CO2利用的试验研究.详细介绍了氢能试验系统的组成和各分系统的工艺选择.     

光催化分解水制氢的临界光能转换效率

为了确定在能量转换上有价值的光催化分解水制氢过程,提出了临界光能转换效率的概念。临界光能转换效率就是系统产出的氢能与外界输入系统的能量相等时的光能转换效率。只有当光能转换效率超过其临界光能转换效率的时候才有可能实现系统的能量收益。对使用Na2S/Na2SO3作为牺牲剂的体系进行了分析计算,结果显示在年产2万t氢气规模下,该系统的临界光能转换效率为13%。