绿色能源-氢气及无机材料储氢的研究进展

氢能是二十一世纪解决化石能源危机和缓解环境污染问题的绿色能源。实现氢能的利用，氢的储运是目前要解决的关键问题。本文简单介绍了高压储氢、液态储氢和固态储氢三种储氢方式，重点介绍了无机储氢材料的研究进展，如：金属，金属氧化物，碳基材料，化学氢化物，M—N—H体系，M—C—H体系等储氢材料，并对其进一步研究进行了展望。     

碳基储氢材料的研究进展

氢能是二十一世纪解决化石能源危机和缓解环境污染问题的绿色能源.实现氢能的利用,氢的储运是目前要解决的关键问题.储氢材料研究较多,碳基储氢材料是储氢材料中的一个重要分支.本文综述了碳纳米管、碳纤维、石墨、活性炭以及C<,60>等碳基材料的储氢性能及研究进展,讨论了各种碳基储氢材料目前存在的问题,并对其进一步研究进行了展望.     

简评储氢与制氢研究中的问题与进展

储氢与再生氢的制备是到达氢经济时代必须解决的2个关键技术问题。通过阐述超临界温度下气体的吸附机理,指出基于吸附原理的储氢材料不可能具有工业应用前景,其它已知的储氢方法亦然,因此储氢研究必须从原理方面探索具有工业应用前景的储氢方法。虽然大多数制氢研究仍以化石燃料为制氢原料,但只有从水制得的氢才是再生氢,才具有可持续性、洁净性和能源安全性。简评了再生氢制备方法,并报告一种通过不同价态的铁氧化物之间的转换实现水不完全分解制取纯氢的实验室研究结果。     

浮动催化碳纳米管石墨化后的储氢特性

研究了立式浮动催化法制备的碳纳米管在中压(10 MPa)和室温(25℃)条件下的储氢性能，从管径和形貌方面对碳纳米管的储氢量进行了初步评估. 根据储氢量的大小间接证明了氢分子在碳纳米管中不但发生了表面吸附和内腔吸附，同时也进行了层间吸附. 实验结果表明浮动催化碳纳米管在未来的车用储氢系统中有良好的应用前景.     

硼原子对电子结构的作用及其晶界偏聚行为——Ni_3Al脆、韧性的结合能位移判据

用X射线光电子能谱研究了硼原子对Ni_3Al的Ni2p_(3/2)结合能的作用及其晶界偏聚规律,结果表明,纯Ni_3Al的Ni2p_(3/2)结合能按下列顺序增加:Ni0时,材料呈脆性;当△E_B≤0时,则材料呈延性.结合上述实验规律该判据预测:纯Ni_3Al是脆性的,并且硼韧化Ni_3Al时存在化学计量效应和浓度效应.由此可为开发延性金属间化合物提供一个合金设计原则.     

高储氢容量单壁纳米碳管的孔隙结构

通过对低温氮吸附等温线的解析, 揭示了高储氢容量单壁纳米碳管(SWNT)结构和能量分布的不均匀性——具有多种孔隙结构和一定的表面能分布. 通过对储氢前后SWNT孔径和表面能分布曲线的比较研究, 初步证明了微孔和小尺度中孔是储氢的基本结构单元, 而不同的孔结构(如微孔和小尺度中孔)决定不同的储氢过程, 经历不同的结构和表面结构变化.     

藻类制氢的研究进展和应用前景

氢气作为可再生能源正日益受到现代社会的重视,从发展清洁能源的角度来看,氢气是最理想的载能体.本文介绍了目前国内外藻类制氢各个方面的研究进展和成果,主要从产氢藻的种类、藻类产氢机制及相关酶、藻类产氢在生化和分子方面的研究进行了详尽的综述.并对藻类制氢在未来的发展和研究方向进行了分析和展望.     

胶体超级电容电池

兼具高功率密度与高能量密度的储电技术是电化学储能领域的终极目标,寻找新型储电体系成为实现这一目标的重要策略.超级电容电池融合二次电池和超级电容器的优势,实现高功率密度和高能量密度在同一时空的统一.作为关键电极材料,超级电容电池型电极材料具有快速的电子和离子传输通道,在热力学、动力学允许条件下实现最大化利用氧化还原活性阳离子.目前开发的胶体离子超级电容电池能量密度可以达到350 Wh/kg,功率密度达到2 kW/kg.超级电容电池储电设备特别适合应用于脉冲电源、电磁弹射、能量回收、启停电源等领域.     

应变对量子材料新奇物性的调控

新型量子材料具有丰富的新奇物性,是现代凝聚态物理和材料科学研究的重要主题之一.常见的物性调控手段有很多,比如应变场、外电场、磁场、光场以及化学吸附等.其中,应变作为调节材料物性的有效手段被广泛地应用于研究中.本文对近年来发现的多种新型量子材料(拓扑材料和二维材料)进行介绍,并重点阐述本课题组在这些材料中应变效应的相关研究进展.在拓扑材料方面,主要介绍拓扑绝缘体、拓扑狄拉克半金属以及拓扑节线半金属中应变导致的拓扑相变等;在单层二硫化钼和黑磷中,对应变调节载流子输运和超导电性等研究结果进行讨论;最后对二维铁磁、铁电材料方面应变调节磁矩、电极化、居里温度以及磁光效应等问题进行了相关分析.     

有机/无机杂化材料与多功能纤维研究进展

有机/无机杂化材料能够实现有机高分子材料与无机材料在纳米或分子水平上的复合,在发挥各自组分特性的同时,体现出特有的协同效应,如新性能、多功能.该原理同样适用于有机/有机杂化体系.随着产业用纤维材料的不断发展,其应用领域也随之拓展,开发新型高分子材料,实现纤维的多功能化成为研究热点.根据纤维多功能化的发展需求,结合有机/无机杂化机理,在分子水平上设计构筑杂化功能材料,采用结构设计、界面构筑的方法建立杂化功能材料与成纤高聚物杂化体系.以成纤高分子的结构设计及凝聚态控制、纳米纤维和低维纳米材料的结构可控制备及其功能化复合为例,简要介绍了有机/无机杂化原理在纤维多功能化方面的研究进展,最后提出了多功能化有机/无机杂化纤维的展望.     

能源互联网重要基础支撑:分布式储能技术的探索与实践

可再生能源分布式发电的能量波动性以及用户驱动的能量需求的时空随机性,导致能源互联网中能量流本身具有先天的不确定性与无秩序性,因此,分布式储能技术由于可以有效消除能量流的不确定性,并使能量的时空转移和能量流的有序流动成为可能,成为能源互联网重要基础支撑.分布式电池储能作为一种重要的储能方式,电池单体本身非线性特性与电池成组或成网后单体间的差异性,使得电池储能系统"管理好"成为真正"使用好"的基础.但是,电池成组或成网后将构成复杂巨系统,这对"管理好"带来巨大的挑战.因此,本文基于作者多年理论与技术的成果积累,总结了一套适用于分布式储能的大规模电池网络优化管理的理论与方法,包括:单体和电池组或电池网络的建模与状态参数精确估算;基于模糊测度的电池网络特征提取及快速计算;基于自适应动态规划的电池网络优化管理.随后,本文将基于能源互联网思想的分布式储能架构及其管理优化方法与技术引入数据中心,并给出了其在数据中心中实际应用原型系统介绍.本文工作可以为能源互联网的重要基础支撑—分布式储能技术—的研究与应用提供方法指导与技术支撑.     

Nutzung der Sonnenenergie-Möglichkeiten mit Mikroorganismen

From numerous possibilities of biological energy conversion 3 examples with photoautotrophic microorganisms are discussed:Dunaliella producing glycerol,Botryococcus synthesizing hydrocarbons and photosynthetic bacteria evolving hydrogen in the light. These processes are initiated by environmental stress and lead to a single high energy product with a quantum yield comparable to the solar energy conversion in plants in general. However not enough is known on the regulatory aspects and the, biotechnological problems of such large scale photobiological processes are not yet solved.     

The Swedish final repository and the possible risk of interactions by microbial activities

Summary The final Swedish repository for low- and intermediate-level nuclear waste is described, and some of the possible problems caused by microbial activity during storage are discussed. Microbial degradation of bitumen constitutes one of the greatest risks in the silo part of a repository. The production of carbon dioxide due to both aerobic and anaerobic processes might lead to a decrease in the pH of the water, inducing corrosion of the metal construction and storage containers, with large amounts of hydrogen gas being produced. A risk assessment for the repository must thus take into account the various activities of microbes.     

Mikrophotometrie

Summary The possibilities of microphotometry, and the demands to be made upon a microphotometer, are investigated and the resulting principles for construction are discussed. The advantage of a stable combination of a one-ray spectrophotometer with a high performance research microscope is stressed. The use of a photomultiplier as receiver of light energy is recommended, owing to its high degree of sensitivity. The preparation can be observed through a binocular tube and photomicrographs taken with a photomicrographic camera. A cell holder built into the illumination system serves for the usual spectrophotometry and the results obtained microscopically can be compared with macroscopic measurements. The illumination can rapidly be changed from monochromatic to white light (originating from a low voltage lamp, for visual observation, photography, fluorescence measurements).The smallest photometric spot by which exact absorption measurements in the visible spectral region can be made, has a diameter of about 3 µ. A well adjusted field diaphragm is of decisive importance.It should be possible to arrange a considerable degree of automation in the measuring process.     

无机功能晶体材料的结晶过程研究

功能晶体材料作为光、声、电等转换的重要介质,已经被广泛应用于能源、信息、航空航天等高新技术领域,是目前国际材料科学与工程学科发展的热点和前沿课题.结晶过程是制备功能材料的核心环节,结晶习性直接影响材料的光、电、磁、催化等功能特性.在无机材料的结晶过程中,晶体组成在微观上经历了从自由态离子到结晶态固体的相变过程.可以借助晶体组成离子的电负性及基团微观对称性的变化,研究结晶过程中聚集体的形成和结构演变规律.利用分子振动光谱能够从分子尺度上揭示非线性光学晶体材料在水溶液结晶过程中结晶学结构的形成过程,克服了传统原位观测手段中缺乏对非长程有序结构的确定.利用结晶生长的化学键合理论从热力学和动力学两个方面指导大块晶体的生长实践,合理调控晶体的生长表/界面热力学和动力学.将结晶生长的化学键合理论应用到大尺寸晶体提拉生长参数的设计和优化,成功搭建了大尺寸晶体智能生长系统,并成功生长了φ2″蓝宝石晶体、φ3″YAG晶体和φ4″铌酸锂晶体.     

质子传导陶瓷膜在催化脱氢反应中的应用

有机化合物催化脱氢是一种吸热、体积增大的可逆反应过程,通过特定的膜将反应过程中生成的氢气不断地移出反应区,可促使反应向产物方向移动,从而提高反应转化率、减少副反应并最终达到降低反应温度、提高产率的目的。质子传导陶瓷膜可以以质子传递方式选择性透过氢,具有成本低、选择高,耐高温、热稳定及化学稳定性能好、不易中毒等特点,非常适合于脱氢膜反应器。本文对质子传导陶瓷膜材料、透氢机理、膜制备、膜反应器及其用于脱氢反应的研究现状与进展情况进行了综述。     

超导电力技术应用前景分析

过去几年来,实用高温超导材料制备技术取得了重大的进展。Bi-系统高温超导带材已经实现批量化生产,第二代高温超导带材（YBCO涂层导体）也取得了重要的进展。与此同时,超导电力技术在研究开发也进展迅速,超导储能系统已经有产品出售,高温超导限流器,高温超导电缆,高温超导变压器高温超导电机都相继进入示范试验运行阶段。我国电力工业发展迅速,电网规模日益扩大,对电能质量,供电可靠性和安全性提出了更高的要求,超导电力技术符合我国电力工业发展的需要,近期内,结合电力电子技术和超导技术的优势,超导限流器和超导储能技术将首先实现产业化,但是,超导电力技术能否走向大规模应用还有赖于在以下两个方面取得突破：一是制备低成本,低损耗,机械性能良好的高温超导线材;二是提高低温系统和制冷系统的长期运行可靠性,降低其造价和维护运行费用。     

能源互联网与能源路由器

日益紧张的能源供需矛盾和环境压力等要求可再生清洁能源应该在未来能源体系中承担主要能源供给任务.能源传输技术、存储技术、信息通信以及高性能计算技术的发展为有效利用分布式、间歇性可再生能源提供了技术支持.针对类似于信息互联网式的能源互联网愿景,本文探讨了以能源路由器为核心交换装置的能源互联网实现模型,从能源路由器的实现目标,已有支撑技术和实现部署方式等方面分析了涉及的关键技术,并结合已有研究成果说明了该领域亟需突破的研究方向.     

Die Wirkung energiereicher Strahlen auf die Atmungsfermentkette

Summary The irradiation sensitivity of the cytochrome system was investigated, using as examples baker's yeast andE. coli. A method is described with which the proportion of reduced cytochrome in cell suspensions could be measured spectrometrically. In contrast to isolated cytochrome, which is easily oxydized by Roentgen rays, the cytochrome of living cells is very stable to Roentgen rays. The electrone transport is not influenced by high energy rays. It is probable that the hydrogen transport is also undisturbed. Only if the cell is so damaged by high doses of rays that every exchange of substances is impossible, i.e. if the cell is dead, is the ferrocytochrome oxydized and perhaps also destroyed. The oxydation is thus a secondary process resulting from death of the cell by rays. It is supposed that the changes in energy metabolism described in the literature, especially the disturbances of oxydative phosphorylation, are also secondary processes.The concepts developed in radiochemistry on the action of high energy rays on organic compounds must therefore be especially tested in each case for their application in the living cell.