太阳能光催化制氢体系研究进展

世界经济的迅猛发展,在促进人们生活水平飞速提升的同时也造成了全球日益严重的能源短缺和环境污染.氢作为一种能源载体,能量密度高,可储可运,且燃烧后唯一产物是水,不污染环境,被认为是今后理想的无污染可再生替代能源.利用太阳能光催化制氢通过把太阳能转化为氢能,能够实现能源的无污染生产、储存、运输和使用,正日益受到国际社会的高度关注,被认为是解决能源及环境问题的最佳途径之一.依据光催化制氢时是否添加牺牲剂及添加牺牲剂的种类,对光催化制氢体系进行了分类,并分别概述了不同体系的研究进展,并对太阳能光催化制氢的未来发展进行了展望.     

太阳能热源生物质催化制氢研究

清洁能源的开发使用已经成为可持续发展的紧迫课题,开发经济高效的生物质制氢的技术极具前景和发展潜力。本文实验验证了利用太阳能集热器收集太阳能,用于高温分解生物质催化制氢的可行性,并分析了太阳能热源生物质高效制氢的高效性和发展性。     

基于可再生能源的分布式多目标供能系统(二)

提出了两种以氢为能量载体的基于可再生能源的多目标分布式供能系统的新构思，分别利用太阳光直接分解水制氢及太阳能高温集热（或高温燃料电池排气余热）分解生物质和水制氢，并与高温燃料电池，微型燃气轮机以及后续的供热，制冷，调湿等子系统共同构成高效，无污染的可以供氢，供电，供热，供轴功的多联产综合供能系统，简要分析了可再生能源高效低成本制氢的有关理论与技术，报道了本室光催化分解水制氢与超临界水生物催化气化制氢研究的最新进展。     

生物质制氢研究进展

生物质制氢是一项利用微生物的生理代谢作用分解有机物从而产生氢气的生物工程技术,具有产氢稳定性好、产氢能力高等优点,是一种符合可持续发展战略的可再生能源。本文介绍了生物质制氢的方法及研究进展。     

化合物半导体Cu2ZnSnS4太阳电池与人工光合作用制氢

太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的清洁能源,将成为未来新能源的重要组成部分.目前人们除了利用太阳能光伏发电以外,还有利用仿生光合作用将太阳能转化为化学能、利用半导体光电极分解水制氢等方式.而在半导体材料中,低成本环保型的化合物半导体光伏材料(如Cu₂ZnSnS₄等)具有优良的光伏发电性能,同时也非常适合作为太阳光分解水制氢的材料.文章综述了近年来在Cu₂ZnSnS₄光伏电池及其太阳光分解水制氢领域的研究进展.     

多种能量转换系统的性能优化与参数设计的研究

节能、提高能效、开发新能源(包括可再生清洁能源)是今后能源发展的重点,而能量转换系统的性能优化与参数设计是高效利用能源的一个关键科学问题.结合国内外的研究现状和本研究组近年来的研究工作,介绍在磁制冷、半导体热电器件、太阳能热利用、化学机与化学泵、燃料电池及其耦合系统、电解水制氢系统、布朗马达及量子热力学循环等能量转换系统的性能优化与参数设计方面所取得的一些重要成果.     

太阳能光伏发电系统的原理及其发展

太阳能光佚发电是一种零排放的清洁能源,也是一种能够规模应用的现实能源,可用来进行独立发电和并网发电。以其转换效率高、无污染,不受地域限制、维护方便,使用寿命长等诸多优点,广泛应用于航天、通讯、军事、交通,城市建设,民用设施等诸多领域。本文对光佚发电系统的结构特点及其原理进行了详细的阐述。并针对独立光佚发电系统严重依赖于蓄电池的缺点,阐述了太阳能制氢储能一燃料电池混合发电系统的结构及其原理,并对其在我国的应用前景进行了展望。     

太阳能辅助海水源热泵空调系统联合运行方式初探

为了节约能源和可持续发展,必须合理利用现有资源和开发利用新能源与可再生能源。因此,太阳能辅助海水源热泵技术在建筑中的应用将成为能源利用可持续发展和节约能源的重要措施之一。本文将论述海水能及太阳能作为空调系统冷热源的可行性及必要性,并对系统运行方式探讨。     

计算机控制太阳能光伏水制氢及储能发电系统的研究

虽然太阳能、氢能利用技术有很多优势,但太阳能资源间歇性不稳定所带来的可靠性低的缺陷却影响着负载的连续使用。太阳能光伏水制氢及储能发电系统能通过计算机控制提供稳定可靠的电能,具有很高的推广应用价值。从太阳能光伏水制氢发电系统、计算机控制电解水制氢系统、储氢技术、氢能利用技术等方面,详细介绍了计算机控制太阳能光伏水制氢及储能发电系统的功能。     

我国太阳能发电行业发展动态研究

太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源。在全球环境恶化和能源危机日益严重的今天,研究太阳能利用对缓解能源危机、保护环境和保证经济的可持续发展具有重大的意义。本文从介绍太阳能发电的基本理论入手,对我国太阳能发电行业发展动态展开了研究,展望了光伏发电的未来。     

电解海水阴极析氢非贵金属电催化剂研究进展

氢能具有高能量密度、绿色可持续的优点,是人类社会的理想能源。电解海水制氢是未来氢能产业的战略方向,其中阴极析氢催化剂的活性和稳定性对电解海水制氢的发展至关重要。贵金属铂虽具备优异的析氢催化性能,但价格昂贵、资源有限,限制了其大规模应用。因此,对非贵金属催化剂的研究备受关注。从析氢反应原理入手,介绍了过电位、塔菲尔斜率、法拉第效率、比活性和质量活性等评价催化性能的几个重要参数,综述分析了多种非贵金属催化剂作为电解海水制氢阴极催化剂的研究现状,指出了目前电解海水制氢面临的问题,认为未来非贵金属催化剂规模化电解海水阴极析氢研究应从以下几方面开展：1）设计高活性和稳定性的非贵金属催化剂;2）优化非贵金属催化剂的制备工艺;3）利用先进测试表征手段辅助构建反应模型;4）深化理论计算机理方面的研究。     

氢能与燃料电池关键科学技术: 挑战与前景

氢能是可持续的二次清洁能源, 产业链主要包括氢气的制取、储存、运输和应用等环节. 燃料电池是氢能利用的主要方式, 处于产业链的核心地位. 以氢能产业链为主线, 围绕氢能燃料电池产业化进展, 对制氢、储氢、加氢站、氢能燃料电池电堆及关键材料, 以及车用燃料电池系统关键部件的技术特征、产业化进展、发展现状及存在的挑战进行了概述, 尤其对中国燃料电池产业链的发展现状进行了重点介绍. 为了加速氢能与燃料电池真正意义上的产业化, 还提出了几点需要克服挑战的研发方向.     

人类终极能源梦——太阳光分解水制氢研究进展

 利用太阳光分解水制备氢气,从太阳照射能量中直接获得大功率的动力能源,被认为是人类能源的终极梦想.本文介绍了太阳光催化分解水制氢的原理,阐述了光解水对光催化材料的热力学和动力学要求.重点从新型光催化材料研发、共催化复合体系构筑、纳米形貌调控、器件化设计等4个方面综述了近年来国内外光解水制氢关键材料和技术的研究进展.结合实际应用,对制氢体系中牺牲剂应用、模拟自然光合作用、光解海水、光催化剂稳定性等方面的研究进行了分析.展望了未来太阳光催化分解水制氢技术的发展方向.     

Hydrogen——A sustainable energy carrier

Hydrogen may play a key role in a future sustainable energy system as a carrier of renewable energy to replace hydrocarbons. This review describes the fundamental physical and chemical properties of hydrogen and basic theories of hydrogen sorption reactions, followed by the emphasis on state-of-the-art of the hydrogen storage properties of selected interstitial metallic hydrides and magnesium hydride, especially for stationary energy storage related utilizations. Finally, new perspectives for utilization of metal hydrides in other applications will be reviewed.     

沼气制氢工艺研究进展

沼气是具有巨大发展潜力的清洁可再生能源,可作为生物天然气的来源。利用沼气提纯得到天然气品质的甲烷制氢或沼气原料直接制氢具有可持续和环境友好等优点,而沼气中杂质的去除、催化剂以及操作条件的优化是提高沼气制氢反应效率和选择性的重点。系统综述了目前主要的几种沼气制氢工艺的研究进展。较优的沼气制氢工艺包括：将沼气提纯得到的甲烷通过催化裂解法制氢,可避免生成CO_x;消耗沼气主要成分CO₂和CH₄制氢的干重整法;能够结合H₂的分离和纯化、CO₂捕集和热整合的化学链重整技术。通过高效的工艺利用沼气制取氢气,对促进生物天然气产业的发展、提高可再生能源的使用率以及实现碳减排具有重要意义。     

可见光分解水制氢催化剂的研究进展

光解水制氢能否实用化取决于太阳光的有效利用率,研究开发可见光化的光催化剂成为当前光催化剂研究中的重要课题。文章介绍了光解水制氢的反应机理,综述了近年来半导体光催化剂在利用可见光方面的研究进展。     

Direct splitting of water under visible light irradiation with an oxide semiconductor photocatalyst.

The photocatalytic splitting of water into hydrogen and oxygen using solar energy is a potentially clean and renewable source for hydrogen fuel. The first photocatalysts suitable for water splitting, or for activating hydrogen production from carbohydrate compounds made by plants from water and carbon dioxide, were developed several decades ago. But these catalysts operate with ultraviolet light, which accounts for only 4% of the incoming solar energy and thus renders the overall process impractical. For this reason, considerable efforts have been invested in developing photocatalysts capable of using the less energetic but more abundant visible light, which accounts for about 43% of the incoming solar energy. However, systems that are sufficiently stable and efficient for practical use have not yet been realized. Here we show that doping of indium-tantalum-oxide with nickel yields a series of photocatalysts, In(1-x)Ni(x)TaO(4) (x = 0-0.2), which induces direct splitting of water into stoichiometric amounts of oxygen and hydrogen under visible light irradiation with a quantum yield of about 0.66%. Our findings suggest that the use of solar energy for photocatalytic water splitting might provide a viable source for 'clean' hydrogen fuel, once the catalytic efficiency of the semiconductor system has been improved by increasing its surface area and suitable modifications of the surface sites.     

Nanomaterials for renewable hydrogen production, storage and utilization

An ever growing demand for energy coupled with increasing pollution is forcing us to seek environmentally clean alternative energy resources to substitute fossil fuels. The rapid development of nanomaterials has opened up new avenues for the conversion and utilization of renewable energy. This article reviews nanostructured materials designed for selected applications in renewable energy conversion and utilization. The review is based on the authors’ research, with particular focus on solar hydrogen production, hydrogen storage and hydrogen utilization. The topics include photoelectrochemical (PEC) water splitting and photocatalytic hydrogen production, solid-state hydrogen storage, and proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs). It is expected that the rational design of nanomaterials could play an important role in achieving a renewable energy based economy in the coming decades.     

改进型太阳能固体吸附式制冰机的研制

基于平板式太阳能制冰机的大量实验研究及理论分析计算，对太阳能固体吸附式制冰机进行了新一轮的优化设计，各子部件采用无阀连接结构，使系统操作更为简单，实验表明，系统的吸附床、冷凝器、蒸发器等子部件之间性能匹配良好，设计制作的实物样机从工艺及制造成本上均接近产业化生产的要求，为太阳能固体吸附式制冷的民用化应用提供了依据。