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.     

基于专利分析的全球制氢技术发展态势研究

氢作为一种高效清洁的能源和理想的能源互联媒介,有着广泛的应用场景,被公认将在能源转型过程中发挥举足轻重的作用.本研究从专利分析的视角出发,对全球制氢技术的发展态势进行研究.研究发现,近10年电解水制氢技术研发热度及成果的发展速度遥遥领先于化石燃料制氢技术,且未来还有进一步增长的潜力.电解水技术研究聚焦在质子交换膜电解水...     

钢的氢致沿晶断裂理论

氢通过应力诱导扩散富集在晶界降低沿晶裂纹形核表面能;与此同时通过氢促进局部塑性变形使应变局部化,从而降低塑性变形功.由此可导出氢致沿晶断裂规一化门槛值(K_(IH)/K_(IC))~2=1-0.162×10~(-3))β_HCσ(H)G_H/(2r_S-r_b-0.16×10~(-3).∑β_iC_iG_i),其中β_H和β_i是氢和其他元素在晶界的富集系数,Cσ(H)是应力诱导扩散富集的氢浓度,C_i是钢中各元素平均浓度,G_H和G_i是氢和其他元素的沿晶断裂功参数,r_s是Fe的表面能,r_b是Fe的晶界能.对油管钢,实验测出K_(IH)/K_(IC)=0.26.根据实验测出的β_i值,按上式所算出的K_(IH)/K_(IC)=0.23,这与实验值基本一致.     

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。     

轻金属硼氢化物可逆储氢材料研究进展

发展高效、安全的储氢材料/技术被公认为是推进氢能规模化商业应用的关键环节.相比于高压气态和低温液态储存方式,材料基固态储氢因能量密度高且安全性好,被认为最有发展前景.在诸多储氢材料中,轻金属配位硼氢化物氢含量多〉10 wt%,在储氢密度方面具有用作车载氢源的潜力,业已成为近年来储氢材料领域的研究热点.在简述轻金属配位硼氢化物储/放氢反应机理研究的基础上,着重从阴/阳离子替代、构建反应复合体系、纳米相结构调制等方面概述了改善硼氢化物综合储/放氢性能的最新研究进展,旨在明确轻金属硼氢化物储氢材料研究中的关键问题及未来研究方向.     

氢固溶对钛合金超塑性影响的价电子结构分析

钛合金的热氢处理(thermo-hydrogen treatment,THP)可以增加塑性相的体积分数,促进位错运动和降低流动应力,从而改善超塑性性能,有效降低钛合金的热加工难度,目前对钛合金热氢处理作用机理的解释多在晶粒和组织层面,少量电子结构层面的分析也不够明确,无法从本质上解释氢的固溶对α-Ti和β-Ti的致塑机理.本文运用固体与分子经验电子理论(empirical electron theory,EET)研究了氢在α-Ti,β-T_i的不同位置固溶时Ti的价电子结构变化,通过键距差方法(bond length diffrence method,BLD)计算得出了Ti原子间共价键电子对数、键能大小及滑移面间晶格电子密度,指出氢固溶后,滑移系上Ti-Ti键间共价电子对数、键能的明显下降及滑移面间晶格电子密度的增加是钛合金氢致超塑性的重要原因.     

TiAl的氢化物脆和滞后断裂机理

Ｔｉ５０Ａｌ存在两类氢脆,即氢化物引起的脆性以及原子氢引起的滞后断裂。室温时ＴｉＡｌ中的氢全部变为氢化物,当氢浓度较低时为（ＴｉＡｌ）Ｈｘ;当氢浓度很高时将生成多种氢化物。随氢化物含量升高,ＫＩＣ下降,即显示氧化物脆。表面镀Ｎｉ－Ｐ避免阴极腐蚀后预充氢使氢化物饱和,然后加载充氢,进入的原子氢通过扩散,富集后能导致滞后断裂。     

氢促进位错发射和运动导致裂纹形核的研究

利用恒位移加载台，在ＴＥＭ中原位研究了油管钢在充氢和水介质中应力腐蚀前后裂尖位错组态的变化。结果表明，氢能促进位错发射、增殖和运动，并使无位错区扩大。用激光云纹干涉法原位测量了充氢前后加载缺口前端位移场的变化，结果表明，氢能使缺口前端塑性区及变形量增大。ＴＥＭ原位观察表明，当氢促进位错发射、运动达到临界条件时就引起纳米级氢致裂纹在无位错区中形核。探讨了氢促进位错发射、增殖和运动的原因以及氢致裂纹形     

国外新闻

美研发利用核反应堆大规模制氢技术　　美国爱达荷国家工程环境实验室和塞拉曼技术 (Cera matec)公司近日联合宣布 ,它们联合研发出了利用下一代核反应堆制氢的技术 ,并认为这是氢能源生产领域的一项重大突破。双方将斥资 2 6 0万美元进行下一步的研发。据报道 ,联合发布声明称 ,他们模拟第四代核反应堆的高温进行的实验表明 ,可以在极高温下通过电解水大规模提取氢能源。以往普通条件下电解水生产氢不仅耗费大量电能 ,而且电解过程中的氢转换率较低 ,不宜大规模生产。利用下一代核反应堆进行高温电解水不仅成本大大降低 ,具备经济可行性 ,…     

氢燃料电池热特性测试平台设计和应用

国内氢燃料电池大功率、全负载的发展面临温度一致性与余热利用的热管理挑战.为了获得大功率氢燃料电池的能量转化与温度分布等热特性规律,搭建了模块化的氢燃料电池热特性测试平台,并进行应用研究,验证了该平台的功能性和实用性.该测试平台包括冷却散热模块、热特性测试模块、数据采集模块与控制模块等,能够在对热管理关键温度进行监测并对氢燃料电池产热特性进行实时测量分析的基础上,利用红外热成像与热电偶阵列对燃料电池各单元间的温度一致性进行测试与评价,旨在为余热利用、提升温度均匀性等先进热管理技术的研究提供测试手段与数据基础,对推进氢燃料电池汽车的节能化、高效化具有重要意义.     

世界氢能与氢经济的发展概况及不同认识

介绍了世界主要发达国家和地区的氢能与氢经济发展近况，讨论了关于氢经济发展与环境的关系、氢能的利用效率、使用安全性以及成本费用方面的不同看法，提出氢经济发展还存在诸多问题需要各方共同努力解决。     

钢的氢致沿晶断理解理论

氢通过应力诱导扩散富集在晶界降低沿晶裂纹形核表面能；与此同时通过氢促进局部塑性变形使应变局部化，从而降低塑性变形动。     

论氢能源和氢能源系统

本文从能源过渡观点出发论述发展氢能源的重要性，概述氢能源系统及相关的氢能制取、储存和输运和应用技术，研究了几种一次能源与氢能源的组合系统。     

310不锈钢中氢致纳米空洞导致断裂的机理

对充氢的 31 0不锈钢薄膜进行TEM原位拉伸表明 ,当CH 较高时 ,氢致断裂通过纳米空洞形核 ,然后沿 {1 1 1 }面准解理扩展的方式进行 ;当CH 较低时 ,氢促进纳米空洞形核、长大和连通 ,进而导致韧断 .在此实验基础上 ,提出了一个新的模型 .该模型认为 ,位错挣脱缺陷气团的钉扎 ,并运动离开无位错区 (DFZ) ,结果沿 {1 1 1 }面产生许多空位团和氢原子簇 .氢趋于和空位团结合 ,导致纳米空洞沿 {1 1 1 }面形核 ,高密度纳米空洞来不及长大便互相连通 ,进而导致脆性扩展 ;而稀疏纳米空洞可以长大成微空洞甚至宏观空洞 ,最终导致韧性扩展 .     

甲烷/氢气双燃料均质压燃式燃烧特性研究

利用气相化学反应模拟软件Chemkin模拟甲烷与氢气混合的燃烧过程,分析讨论了添加不同比例的氢气对燃烧参数的影响。研究结果表明:随着掺氢比的增加,反应物燃烧速度加快,缸内温度、压力随之升高,CO与CO2的排放变化不是很大,NO的排放有所增加;在掺氢比为50%的时候,气相反应的净产热达到最高值。     

海基合成燃油系统关键单元的热力学分析与优化研究进展

本文在简要回顾化学反应过程有限时间热力学研究的基础上,从海基合成燃油系统的碳、氢源捕获子系统各单元(包括电化学海水酸化单元,酸化海水CO2捕集单元,氢气(H2)获取单元)、燃料催化合成子系统各单元(包括"长链烃裂解"合成燃油技术路径中逆水气变换单元反应器、费托合成单元反应器,"短链烃聚合"合成燃油技术路径中CO2氢化合...     

全球氢能产业发展战略与技术布局分析

随着全球气候压力增大以及能源转型加速,氢能以其清洁、灵活高效和应用场景丰富的优势受到全球瞩目。2000年以来,日本、美国、欧洲等发达国家和地区纷纷将氢能上升到能源战略高度,通过战略布局、项目开发以及示范应用,在氢能产业发展上取得了实质性进展。本文梳理和分析了各主要国家氢能产业战略重点、目标和发展水平,从文献计量角度对比分析了中国与氢能先行国家的基础研究和技术储备。研究表明,全球新一轮氢经济浪潮已经拉开序幕,各主要国家正在加速布局氢经济;与氢能先行国家相比,中国氢能在顶层设计、产业技术掌控以及产业发展水平上有一定差距。建议中国进一步加强战略引导;产学研结合提高关键材料和设备的国产化水平;发挥资源优势,积极布局绿色氢经济;同时重视氢能下游多元化利用。     

梯度氢稀释法制备微晶硅n-i-p太阳电池的研究

采用高压RF-PECVD技术,研究了恒定氢稀释法和梯度氢稀释法对本征微晶硅薄膜纵向结构和n-i-p微晶硅太阳电池性能的影响.结果表明,采用梯度氢稀释法能够调控本征微晶硅薄膜的纵向晶化率分布和晶粒尺寸,使电池性能得到大幅度提高,获得转换效率为5.7%（Voc=0.47V,Jsc=20.2mA/cm2,FF=60%）的单结微晶硅太阳电池及转换效率为10.12%（Voc=1.2V,Jsc=12.05mA/cm2,FF=70%）的叠层太阳电池.     

PZT铁电陶瓷氢致滞后断裂的各向异性

使用单边缺口拉伸试样在恒载荷下动态充氢, 对PZT-5铁电（压电）陶瓷的氢致滞后断裂(HIC)的各向异性进行了研究. 结果表明, 极化方向平行裂纹面和垂直裂纹面的试样均能发生氢致滞后断裂, 但氢致滞后断裂门槛应力强度因子K_IH却显示各向异性, 即极化方向平行于裂纹面的门槛值大于垂直面的门槛值. 但是, 对断裂韧性K_IC归一化后就不再显示各向异性, 即 因此, 氢致滞后断裂的各向异性与断裂韧性一样, 归因于应力诱发90°畴变的各向异性. , , 和均随氢浓度的对数lnC₀升高而线性下降, 例如= 0.4-0.155 lnC₀.     

新技术、新产品

混合动力车和燃料电池车　　有论文指出 ,现有的汽油 /电力混合动力车 (hybridcar)已经具有许多未来的氢燃料电池车在环境保护和能源独立方面的优点。在限制大气二氧化碳释放量和帮助实现能源独立方面 ,如今的混合动力车可能不比未来的氢燃料电池车差 ,至少在能可持续地生产氢气以前是这样。混合动力车有一个电动机和一个并行的驱动系统 ,能部分地捕获汽车怠速和刹车时所损失的能量。作者指出 ,在汽油价格比美国高许多的欧洲 ,混合动力车的优越性明显高于传统的内燃汽车。他们说 ,政府应该考虑增加对混合动力技术研发的支持 ,同时适当设立混…