氢气传感器研究的进展与展望

发展氢能产业对于构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系,实现“双碳”目标和经济高质量发展有着重要意义.氢的安全使用问题一直备受关注.氢气传感器可以快速准确地测量氢气浓度,有效预防氢气在生产、存储、运输和使用等过程的泄漏、爆炸等安全问题.氢气传感器按原理可以分为催化型、电学型、光纤型、声学型等几种类型.其中,催化型和电学型氢气传感技术已经发展成熟并实现了商业化.近些年,随着氢能的推广应用和物联网技术的高速发展,对氢气传感器在安全性、远程监控及分布式测量等方面的要求日益提升.相较于传统的电学原理传感器,光纤型氢气传感器具有更高的安全性和抗干扰性,且便于实现分布式测量等优良性能,已成为当前的研究热点.本文将从不同类型氢气传感器的原理、适用性和研究现状等方面对氢气传感器进行综述与分析,并对其发展趋势进行展望.     

新世纪能源——氢

国际氢能源协会于9月11日举行了首次讨论氢气能源前景的世界首脑会——"2000氢气论坛".论坛不但吸引了环保人士,也吸引了如壳牌等大石油公司和如宝马等汽车大制造商。面对石油愈来愈少,愈来愈贵的未来,人们把眼光纷纷投向环保燃料——氢.氢气是取用不尽的。更重要的是,氢的"废弃物"是水蒸气,不会再有导致全球变暖的二氧化碳和一氧化碳烟雾及其他汽油污染物。国际氢能源协会主席贝兹罗格卢说:"氢气将是下一阶段的能源,这是合逻辑的,因为它清洁且效率十分高。"氢能源的关键是一种叫"氢电池"的新科技,利用氢氧结合成水时的化学反应来产生电力。汽车可使用液化或压缩氢气,氢气贮于燃料缸中,输入车底的电池、与氧气结合产生电力推动引擎。宝马车厂计划在2020年前、氢汽车要占其生产线的20%;许多其他大的汽车制造商如福特、通用、丰田和佳士拿等,也都有类似的研究开发计划。氢能     

动态点击

<正>土卫二具备生命所需全部条件不久前,参与NASA"卡西尼号"任务的科学家宣布,他们在土卫二表面发现了一种可供生命利用的化学能量形式,哈勃望远镜的研究人员也汇报了在土卫二表面发现喷出的羽状物的最新细节。科学家表示,土卫二海床中的地热活动产生的氢气正源源不断地涌入地下海,而氢气可作为生命的化学能来源。若地下海中存在微生物,便可将氢气与溶解在海水中的二氧化碳结合,从中获取能量。这一化学反应被称作"产甲烷作用",其副产品就是甲烷,而甲烷恰好是地球的生命之源。     

甲烷高效转化相关研究获重大突破

<正>中国科学院大连化学物理研究所包信和院士研究团队基于"纳米限域催化"的新概念,创造性地构建了氧化硅晶格限域的单铁中心催化剂,成功地实现了甲烷在无氧条件下选择活化,一步高效生产乙烯、芳烃和氢气等高值化学品.题为"Direct,nonoxidative conversion of methane to ethylene,aromatics,and hydrogen"的研究论文于2014年5月在Science发表,并且被CEN作为热点进行报     

氢气在高压下变成一种金属

美国华盛顿州卡内基研究所的物理学家首次间接地、强有力地证明了:氢气在高压下是一种金属.毛厚广(Ho-Kwang Mao)和罗斯尔·赫姆雷(Russel Hemley)发现,在相当于250万倍的大气压的持续压力下,氢气变成一种黑色的固态物质.这项研究工作有助于解决某些理论物理学和天体物理学中长期悬而未     

基于航拍数据的南极维多利亚地企鹅源温室气体排放量估算

海洋动物是南极气候变化的"生物指示剂",其排泄物中丰富的碳(C)和氮(N)等营养物质为土壤中温室气体的产生与排放提供了有利条件,企鹅作为一种重要的海洋动物,因此其聚居区成为甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N_2O)等温室气体排放的潜在"热点"区域.然而,受企鹅数量遥感资料的限制,区域尺度上企鹅源温室气体排放总量尚缺乏精确估算.以南极维多利亚地难言岛企鹅聚集区为研究对象,基于0.1 m分辨率航拍照片发展了面向像元的RGB颜色模型法(pixel-oriented RGB color model)识别企鹅数量,通过企鹅粪便CH_4和N_2O排放通量、企鹅排便量等数据建立了企鹅源温室气体估算模型.结果显示,航拍照片中企鹅像元在RGB彩色空间模型中的R值(17~104)与其他背景像元(110)存在显著差异,该差异可以作为将企鹅与背景像元有效分离的理论依据;南极维多利亚地难言岛企鹅总数为19150只,企鹅源CH_4和N_2O排放总量分别约为275和2.99 kg.     

利用动植物资源开发新品

日本正在开发以氢气与氧气结合发电的燃料电池和新型的列车电池技术 ,把它作为 2 1世纪的关键性技术。氢气除从石油或天然气中取得外 ,还可通过酒精或木材中取得。一旦燃料电池开发成功 ,就有可能出现仅排放水蒸气的绿色技术。日本还在世界上率先进行了植物遗传基因的简化及其返祖的研究 ,对曾生长于高浓度盐分区域的古代大米复原所做的实验取得了成功。这项技术普遍被认为对盐害地农业或海上农业具有使用价值。遗传基因的重组有时会发生生物自身也难以接受的问题。但如果利用控制植物自身具有的激素的技术 ,那就比操作遗传基因带来的危险要…     

污染组分对氢燃料发动机燃烧动力学的影响

选择氢气及氢气-乙烯混合气体两种燃料, 在风洞加热器中加热空气来开展氢气燃烧的试验研究. 试验结果表明, 两种气体获得的发动机燃烧室稳定压力基本一致, 推力收益基本相同. 但是, 不同加热方式下壁面压力达到平衡值所需的时间明显不同, 采用氢气-乙烯混合气加热时, 燃烧室达到平衡所需的时间较长, 表现为点火延迟时间比氢气加热时增长. 初步从燃烧反应链传递步骤的连续性和含C自由基活性两个方面讨论了两种加热方式对点火延迟特性的影响.     

大气中氢气含量在升高

据两位大气科学家最近报道,通过对地球表面大气样品的分析,发现其中氢气含量最近五年间呈逐渐上升趋势,其原因显然与人类活动有关.他们认为在过去的若干年中,氢气含量不断增加有可能较大地导致地球极地区域臭氧保护层的破坏.波兰特市俄勒冈州立大学研究生院的M.A.K.卡里尔(M.A.K.Khalil)和R.A.拉斯姆生(R.A.Rasmussen)测定了由南北半球6个地点采集的空气     

"阿波罗"残留细菌引发月球表面"风化"

令人担心的"伤疤" 一架在轨道上运行的航天器拍摄到的图片表明,月球上正在发生着严重的侵蚀现象.从这些月球地表图片中可以看出,月球上出现了一些深深的裂痕和空洞.尽管过程很缓慢,但是可以确定这些裂痕和空洞正在不断地向太空排放一些气体和尘埃.     

油汽时代的终结——充电式混合动力车渐成新潮流

未来的汽车只需"插头" 大千世界,变化最快者莫过于未来.几年前,大家的共识是,如果内燃机被清洁能源所代替,那么一定会是燃料电池:氢和氧以一种可控的方式聚合产生电力.而作为氢经济的先锋,氢气最终将替代化石燃料和电力等几乎所有能源.     

臭氧层

气体的稀薄层,在我们上空数十公里,是地球"生命保护体系"必要的一部分.如果没有臭氧层,陆地上是否存在生命将是疑问.地球是具有化学活性并富有氧气的大气层的行星,这在太阳系中是独一无二的。化学反应将会在几千年中把大气层推到一个非活性状态,使氧气转化成稳定的化合物,如CO:和水。由于地球上的生命不断地把大气层的氧气份更新,所以这一情况就没有发生. 所有具有大气层的其他行星都被惰性气体如CO:、氢气和甲烷气层包围。     

当今世界的能源问题(下)

3.氢能的开发利用 在众多的新能源中,氢能以其重量轻、热值高、无污染、应用面广等优点,被誉为21世纪的理想能源。 前苏联在1989年成功地将液态氢用于重型飞机的飞行。德国的科学家计划在本世纪末让第一架用氢气驱动的“空中客车”飞机飞上蓝天。美国已研制成世界上第一辆以氢气为动力的汽车。特别值得一提的是,美国国家航空航天局正计划把一种光合细菌——红螺菌带上太家,用它所放出的氢气来作为能源,供航天器使用。这种红螺菌生产成本低,生长繁殖快,在农副产品加工     

谈10kV三百开关站进线二次结线的改进

采用电力系统可靠性分析的基本原理,对湛江市麻章开发区三百开关站配网工程合理进行二次结线改进,定量分析了变电所主结线能够更好地达到经济而又可靠的要求.     

名声鹊起的稀土工业

1992年,内蒙古包头稀土高新技术产业开发区奠基,至今10年规划已初步完成,最近又推出新的规划,用10年时间把开发区建成世界稀土信息、科研、技术开发、生产加工、产品交易中心的"稀土谷".     

中国水泥生产过程碳排放因子测算与评估

从科学问题、研究方案以及基于水泥生产线抽样调查所获得的测算与评估结果三个方面对中国科学院战略性先导碳专项课题"水泥生产过程排放"的研究工作进行了系统性的总结.自2011年下半年至2015年,完成了全国22个省区水泥生产线的野外抽样,取得了359条生产线的活动水平数据,并采用"生产线-省市区-国家"三级集成方案,分区域、分工艺、分规模构建了中国水泥生产碳排放因子核算体系.通过对工艺排放因子、燃料排放因子、电力排放因子、直接排放因子及分工艺的熟料、水泥综合排放因子共10个指标的分析测算,判断得到国内外研究对中国水泥生产碳排放因子的估计与计算结果存在一定偏差:其中,工艺排放和水泥熟料比上分别存在1.4%~3.4%和12%~32%的高估;燃料排放则存在-27.63%~+6.25%的偏差.分析了全部采样测试的排放因子不确定性并探讨了国际上对中国水泥生产碳排放测算结果高估的原因,总结了目前国内外测算方法中存在的问题及解决方案,提出了水泥生产未来的节能潜力及方向,并认为未来工作重点将是跟踪既有调查企业的动态变化,反演中国水泥生产的历史碳排放,同时开展与国际相关机构的沟通与交流,确保中国的研究成果更具科学性和准确性,从而为中国参与气候变化谈判提供科学依据,并使国家在环境外交中掌握更大的主动权.     

“氢能源”走向家庭

少量耗能制取洁净能源"氢气",一直是国际科学界追求的目标。最近,我国哈尔滨建筑大学学者利用细菌从污水中分解收集氢气,并于近日率先成功完成中试实验,在世界上首次使工业化生物制氢成为可能。自然界的氢资源十分丰富,但通常是以氧化氢的形式出现,比如水(H_2O),在水分子中氢和氧就像是一对"好兄弟",要打开它们的键十分困难,而今采用"细菌制氢"的方法,其原理是首先驯化出     

中国大地形东侧霾空间分布“避风港”效应及其“气候调节”影响下的年代际变异

研究发现中国区域霾日空间分布的大地形影响与季节特征显著,在西风带背景下高原大地形东侧背风坡可构成"避风港"效应,其可能是中国东部区域霾日高频区域性分布重要的影响因素之一;中国区域冬季为霾日高频时段,春、夏、秋季大部分区域为霾日数低频区,但近10年大气污染物排放持续加剧,中国东部霾高发时段由冬季延伸至春、秋、夏季,其呈现出大气环境恶化的"强信号"特征.虽然中国区域霾日数年际变化趋势主要依赖于污染源排放程度,值得注意的是虽然20世纪80,90年代中国区域CO2排放强度加大,但中国东部霾日频数年际变化却表现出波动型相对"平稳"缓升特征,此阶段中国东部对流层中下层出现了大气温度距平垂直结构"上冷下暖"的"不稳定"状态,其有利于中国东部大气扩散或对流;而近10年阶段中国东部出现霾天气与大气污染排放同步加剧异常变化,2001~2012年期间中国东部对流层中下层则呈"上暖下冷"类似"逆温盖",即大气温度距平垂直结构出现年代际"逆转"趋势,此大气温度垂直结构年代际特征可能加剧了大气污染排放的环境影响效应,引发了中国东部大范围霾天气变异现象.     

RegCM4.0对一个全球模式20世纪气候变化试验的中国区域降尺度:温室气体和自然变率的贡献

近几十年来,中国区域气候经历了以变暖和东部降水呈现"南涝北旱"分布特征为主的变化.这里基于一个区域气候模式(Reg CM4.0)历史模拟和归因试验的对比,探讨了温室气体排放和自然变率分别对上述特征形成及各大水文流域气候变化成因的可能贡献.试验中Reg CM4.0的分辨率取为50 km,积分时间为1961~2005年,两个试验的驱动场分别来自于BCC_CSM1.1全球气候模式的历史试验和归因试验结果.分析结果表明,1961~2005年观测中出现的气候变暖现象,在所有流域均主要是由于人为温室气体排放引起的,在大部分流域自然变率亦有所贡献,中国区域平均的变暖中,人为温室气体排放所产生的作用达到80%.中国东部降水的"南涝北旱"分布变化,则可能主要是自然变率起了主导作用,人为温室气体排放在一定程度上减弱了这种变化的强度;中国西北地区的降水增加,可能主要源于人为温室气体排放的贡献,自然变率的作用与其相反,是导致降水减少的.同时指出,分析结果中关于气温的结论相对可靠性较高,降水的结论尚存在较大不确定性,未来需开展进一步的深入研究.     

VOC Pollution Situation and Liwan District Emission Sources Survey

文章简述了VOC的概念、危害及其来源,通过广州市荔湾区辖区内VOC排放源调查,初步估算了辖区内VOC排放来源的占比,并有针对性地提出了防治措施.