从碳到氢能源:昨天、今天、明天

简述了近期能源的发展动向,特别以氢能源为重点,就产氢、储氢及利用氢三个方面进行阐述。氢气作为高能量密度的燃料载体在提供能量的过程中可实现或接近实现无碳排放。作者及团队发现,将分散式电解水产氢技术应用在燃料电池模型汽车上,模型车的运行速度及里程可提高30%以上。     

病毒出能源 成本更低廉

在上海世博园区内外,一些加氢站已经建成,它们是为世博会上的氢燃料汽车服务的。众所周知,氢燃料是一种清洁能源．它的原料和燃烧后的唯一产物都是水。然而,令能源公司头疼的是氢燃料的生产成本,因此科学家正在想办法降低氢能源的造价。美国研究人员提出一种新的设想,利用病毒提取氢能源能够降低生产成本。     

氢之梦

从逻辑上来讲氢是很有发展前景的燃料.在过去的几个世纪,美国的主要能源来源在不断变化.从木材到煤,石油,天然气.从每一个时期的发展来看,燃料中碳的成分在不断减少,而氢的成份在增加. 彼德·哈佛曼是《氢元素》一书的编辑,自70年代以来,他对这种既无污染又取之不尽的能源已经听到了种种夸张的预言,他总认为此事一直“毫无进展”,但是现在他也看到了令人乐观的前景.     

氢能：新能源中的一颗明珠

能源是指能够提供能量的物质，它是社会经济发展的物质动力，目前人类在技术上比较成熟的常规能源有煤炭、石油、天然气和水能等。然而这些能源大多数储量有限，因此各国都在开发新能源，尤其是可再生能源，即能够不断再生和得到补充的能源，如氢能等。     

贮氢材料热泵

我国是一个以化石燃料为主要能源的发展中国家,年需一次能源总量超过10亿吨标准煤。由于从一次能源中直接得到的能量形式主要是热能,而热能的贮存、输送都是困难的,结果,在工业和民用领域的能源利用过程中,大量低品位热能随着废气、废水作为“废热”排放到环境中。据统计,我国目前能源利用率不到40%,单位国民生产总值的能耗为发达国家的4～5倍.与此同时,化工、医药、造纸、木材、制糖、制盐等工业和许多农副产品加工业需要大量的低温位热能,这种低温热能目前也是从燃料燃烧的高温热能中获得的。根据热力学第二定律,这种把高品位热能作     

与能源一同成长

人类使用能源的历史,如同一条奔流向前的长河,源远流长。只是很少有人能真正了解这段充满艰辛和光荣的能源发展史……当你踏进浙江省科技馆能源循环剧场后,那运用多种高科技手段营造出的宏大场面,     

氢冶金的发展历程与关键问题

在“双碳”(碳达峰碳中和)战略背景下,以氢代碳的氢冶金成为钢铁企业优化能源结构和工艺流程、实现绿色低碳可持续发展的有效途径之一。以《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》的通过为时间节点,梳理和追溯了氢冶金的发展历程。从“以煤代焦、以气代焦”到“以氢代碳、以氢减碳”,铁矿石冶炼工艺由以减少焦炭和焦煤依赖为初衷,转变为以降低碳排放为重心,再到以净零碳排放为最终目标,逐渐形成高炉富氢冶炼和全氢直接还原工艺两大技术路线。从目前中国钢铁生产结构以及降碳目标来看,长流程产钢量占90%,高炉炼铁碳排放占比大、基数大。高炉低碳冶炼是规模化实现中国钢铁工业低碳的重要路径,而高炉富氢冶炼对“双碳”过渡时期的炼铁工业应用具有重要意义。从未来钢铁行业发展及能源结构转变来看,全氢直接还原工艺是实现钢铁行业净零碳排放的重要路线。发展氢冶金的关键问题包括如何解决绿色经济化制氢和安全规模化用氢。     

氢冶金的发展历程与关键问题

在“双碳”(碳达峰碳中和)战略背景下,以氢代碳的氢冶金成为钢铁企业优化能源结构和工艺流程、实现绿色低碳可持续发展的有效途径之一。以《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》的通过为时间节点,梳理和追溯了氢冶金的发展历程。从“以煤代焦、以气代焦”到“以氢代碳、以氢减碳”,铁矿石冶炼工艺由以减少焦炭和焦煤依赖为初衷,转变为以降低碳排放为重心,再到以净零碳排放为最终目标,逐渐形成高炉富氢冶炼和全氢直接还原工艺两大技术路线。从目前中国钢铁生产结构以及降碳目标来看,长流程产钢量占90%,高炉炼铁碳排放占比大、基数大。高炉低碳冶炼是规模化实现中国钢铁工业低碳的重要路径,而高炉富氢冶炼对“双碳”过渡时期的炼铁工业应用具有重要意义。从未来钢铁行业发展及能源结构转变来看,全氢直接还原工艺是实现钢铁行业净零碳排放的重要路线。发展氢冶金的关键问题包括如何解决绿色经济化制氢和安全规模化用氢。     

水将成为未来的燃料

氢能是清洁、高效、无污染的可再生能源。氢主要来源于取之不尽、用之不竭的水,每9千克水中,就含有1千克的氢,而氢的热量相当于汽油的24倍,可见氢能具有广阔的发展潜力。     

氢的高压与液化储运研究及应用进展

氢能是优势显著的可再生能源,大力发展氢能是我国实现碳达峰、碳中和发展目标的有效途径.我国支持、鼓励制氢、储氢、加氢基础设施的建设,氢能产业已经进入快车道.在氢能全产业链中,氢储运环节成本占比高达30%,是最为关键的一环.技术、经济性、可靠性和安全性都是氢储运技术发展需要考虑的影响因素.物理储氢是目前唯一可大规模商用的存储技术,其中高压气氢储存具有氢充放速度快、成本低等优点,低温液态储氢具有体积能量密度大、加注时间短等优点.氢的输运主要依靠管道运输和交通工具搭载氢储罐运输,其中管道运输是满足未来巨大氢能需求的有效途径.高压气氢储运和低温液氢储运是较为成熟且具有规模应用潜质的技术.本文从储存技术原理、储存设备、运输方式、应用情况以及安全标准等方面对高压和液化氢储运的研究进展进行了介绍.最后,总结了氢储运现状和面临的主要问题,提出了未来氢储运技术发展的建议,展望了氢能应用的广阔前景.     

氨硼烷:一种高性能化学储氢材料

世界范围内能源危机,气候和环境问题日渐凸显,亟需寻找合适的可替代能源.在众多新型能源中,氢能作为一种储量丰富、燃烧无污染、能量密度高的绿色能源,可以为燃料电池提供高效稳定的动力来源而引起广泛关注,如何将其安全高效的储存是氢气应用于车载燃料电池的技术瓶颈.硼氮氢类化合物由于具有储氢密度高、释氢条件温和等优点成为学术界关注热点.氨硼烷(ammonia borane,AB)为代表性化合物,其含氢量高(19.6%,质量百分比)、热稳定性适中、释氢温度低,被认为是最具潜力的新型储氢材料之一.氨硼烷中的一个正氢被金属原子取代后形成的金属氨硼烷(metal amidoborane,MAB),可以有效抑制硼吖嗪的生成.研究者们对这类储氢化合物进行了大量的理论和实验研究,改进其性能,降低释氢温度,缩短诱导期,减少挥发性有害气体硼吖嗪、氨气、乙硼烷的生成.本文从氨硼烷结构中特殊的双氢键入手,总结了氨硼烷的合成方法,并详细综述了添加剂对氨硼烷和金属氨硼烷释氢性能的影响,介绍了氨硼烷的再生以及在其他方面的研究进展,最后展望了氨硼烷的研究前景.     

遗传工程(DNA重组技术)对现代工业的冲击

有人说,生物工程在现代工业中的崛起,将对21世纪的世界经济起着至关重要的作用。预计在今后20年内,它将对食品、饲料、化工、能源、三废控制、医学、兽医等行业产生深刻的影响。生物工程对现代工业的冲击已成为西方工业国研究的热门,尤其是对遗传工程     

眩目耀眼的光芒——受控核聚变实验纪实

物理学家在致力开拓无限清洁能源道路上迈出重大一步,实验证明受控核聚变技术导向实际应用尚待数十年艰辛探索。     

自然信息

镜像物质能提供无限的能源吗?某些基本粒子理论认为每种粒子必定有其镜像同伴(mirror partner),例如,电子有一孪生的镜像电子。由于镜像粒子很难与普通物质发生作用,因此有人甚至将这种粒子视为宇宙中的“暗”物质。俄罗斯的物理学家Zurab Silagadze说若能捕捉到镜像物质,它们将会提供取之不尽、用之不竭的能源。他的设想如下:若将镜像物质置于由普通物质制造的贮存器内,它将轻微地吸收周围的热量。在它有机会再一次与普通物质相互作用以前,便将以镜像光子的形式充当镜像热能再辐射出去。这一快速和不能挽救的热量损失将使贮存器冷却,如果…     

环境友好型汽车的雏形:双燃料汽车问世

氢元素大量存在于水分子中且（氢气）燃烧时不产生温室气体,这给其作为燃料汽油的替代能源带来了希望。目前,许多大型汽车生产商正在研究如何更好地利用氢能源一研究的重点集中在汽车氢燃料电池的设计上以便于由电力驱动,并能与汽油引擎结合使用——不久前,德国宝马公司向人们展示了一种可能的选择——双燃料汽车——一辆看似与其他无异的轿车内安装的内燃机是以液氢作为燃料的。     

镜像物质能提供无限的能源吗？

某些基本粒子理论认为每种粒子必定有其镜像同伴（mirror partner），例如，电子有一孪生的镜像电子。由于镜像粒子很难与普通物质发生作用，因此有人甚至将这种粒子视为宇宙中的“暗”物质。俄罗斯的物理学家Zurab Silagadze说若能捕捉到镜像物质，它们将会提供取之不尽、用之不竭的能源。     

过渡金属硫化物电解水析氢/析氧反应电催化剂研究进展

能源是现代工业和社会经济发展的源动力.现阶段,一次化石燃料为主体的能源结构导致人类社会的可持续发展面临能源短缺与环境问题的双重挑战.电解水技术可实现清洁可再生能源（如太阳能、风能及生物质能）与化学能之间的高效转化,是解决上述问题的有效策略.电解水由阴极析氢反应（hydrogen evolution reaction, HER）和阳极析氧反应（oxygen evolution reaction, OER）两个半反应构成,由于反应动力学缓慢,两个半反应均需使用贵金属催化剂（Pt、IrO₂、RuO₂）来提升电能与化学能之间的转换效率,但贵金属资源稀缺性及高成本限制了其在电解水系统中的大规模应用.当前,碱性电解水制氢技术发展最为成熟,其具有结构简单、不需采用贵金属催化剂、在常温下即可进行高效制氢等优势,但其存在电解液腐蚀性强、工作电流较小、电解效率较低等问题.因此,发展高效、稳定、价廉的过渡金属基电催化剂是推动电解水规模制氢的关键,也是当前的研究重点.过渡金属硫化物因具有价态多变、资源丰富、成本低廉、耐碱腐蚀等优点,在碱性电解水反应中受到了广泛关注....     

太阳能池塘收集太阳热能

简单得难以相信,这是一种廉价地收集和贮藏能量的有效方法。虽然大多数化学工程师都很关心有关能源的价格和可用性,但是很少有人考虑以太阳能池塘作为一种能量的来源。问题在于,许多化学工程师很难相信它们。然而,它们确实在起作用。     

南海神狐海域天然气水合物试采成功后的思考

正2017年5月18日,国土资源部部长姜大明宣布,中国首次海域天然气水合物(即可燃冰)试采成功.一石激起千层浪,试采成功的消息立即霸屏式占据各大新闻传媒头条,各种消息观点甚嚣尘上.有观点认为,这将会改变中国的能源结构,引发新的能源革命,推动整个世界能源格局的改变;不少业内人士也指出,可燃冰试采成功可喜可贺,而要达到大规模商业性开采的程度还有很长的一段路要走;更有人担心试采成功的宣传言过其实,有炒作嫌疑.     

有机导电体

材枓是人们生活和生产必需的物质基础。有人把材料与能源、信息并列为当代科学技术的三大基础。运用各门科学知识和技术手段研究发展新材料,是材料科学的主要任务。下面介绍的有机导电体和超离子导电体,都是材料科学中引人嘱目的研究课题。有机导电体可望在电子、电力工业中取代金属铜,甚至有发展成有机超导体的可能。超离子导电体已在固体电池等与能源有关的领域获得应用,还可设想将它做成微型固体电池引入集成电路,从而制成带源的电子元件。