氢能:产业化进程拉开大幕

近日,国务院新闻办公室发布《新时代的中国能源发展》白皮书指出,要加速发展绿氢制取、储运和应用等氢能产业链技术装备,促进氢能燃料电池技术链、氢燃料电池汽车产业链发展.这是继2019年氢能首次被写入《政府工作报告》和2020年氢能被列入可再生能源发展"十四五"规划编制重点任务之后,氢能再一次出现在国家重量级文件中.     

氢的制取及储存技术探讨

氢能是一种理想的新的含能体能源,但是要利用氢能必须制备氢能和储运氢能,氢的规模制备是氢能应用的基础,氢的规模储运是氢能应用的关键,氢燃料电池汽车是氢能应用的主要途径和最佳表现形式,三方面只有有机结合才能使氢能迅速走向实用化,目前国内外主要从事氢能的规模制备和氢能的规模储运的开发研究,并取得了一定的进展。     

氢能源——二十一世纪的新能源

随着能源短缺问题的日益凸显，氢能作为一种人类所期待的清洁的二次能源．其研究、开发和利用正受到越来越广泛的重视，到21世纪中叶，氢能有可能成为广泛使用的燃料之一     

氢能与燃料电池的研发及商业化进展

 氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源,近年来以燃料电池技术为代表的氢能开发和利用已在全球各国取得巨大进展,并开始部分实现商业化。本文在广泛调研的基础上,综述了近两年来全球范围内氢能和燃料电池研发、示范和商业化发展的现状与趋势,并提出关于中国氢能与燃料电池技术研究发展的建议。     

氢能发电及其应用前景

氢能发电系统由氢源、燃料电池和电力变换器及其控制系统组成。随着氢气制备与安全储运技术以及电能变换与控制技术的不断发展和日趋成熟，氢能发电技术即将获得广泛应用，特别是PEMFC发电系统还具有工作温度低，无烟气排放，伪装性能优良，在国防、人防和民用领域都有极高的应用价值。阐述了氢能发电系统的组成及控制系统结构，介绍了燃料电池工作原理、氢气制备方法、储运方式及金属储氢材料的安全性、电力电子变换技术以及氢能发电技术的研究发现状与应用前景。     

储氢研究任重道远

2003年9月2～5日在法国格勒诺布尔召开了第1届欧洲氢能大会(The lst European Hydrogen Energy Conference)。这是首次由欧盟主持的氢能会议，正式代表430人。会议分为氢的生产，储存、运输与分配，燃料链分析，氢的利用，及交叉课题5个主题。笔者就第二个主题作了发言，题目是：《气体在碳纳米管上的吸附机理研究》(Studies on the adsorption mechanism of gases on carbon nanotubes)。众所周知，储氢技术是氢能利用的瓶     

氢能利用与高表面活性炭吸附储氢技术

使用氢能的日子并不遥远氢能是指氢燃烧释放的能量。氢的燃烧有两种方式：热化学方式和电化学方式。尽管产物都是水，但因前者是在高温下释放能量，有可能伴随少量氮氧化物生成；后者是在常温下释放能量，产物只是水，因此是对环境没有任何污染的零排放（ｚｅｒｏｅｍｉｓｓｉｏｎ）过程。氢能的电化学释放过程是在氢燃料电池中完成的。以氢燃料电池驱动电动机的氢能汽车是真正的无污染的绿色汽车（ＺＥＶ）。就与环境的关系而言，任何其它“环境友好”汽车都不能与这种汽车相比美，因此都属于在不长时间内的过渡车型。我国倘能在氢能汽车…     

浙江氢燃料电池发展现状及对策研究

氢燃料电池位于氢能产业链中游，是氢能利用的重要途径。浙江省氢燃料电池汽车产业链条基本完整，但在国内尚处于第二、三梯队，存在创新力和竞争力不强等风险。本文对氢燃料电池产业发展现状、专利技术分析等进行研究，并根据产业技术挑战和存在问题提出打造“氢燃料电池产业高地”的对策建议，为新能源电池产业“换道超车”提供启示。     

电动汽车和相关电源材料的现状与前景

论述了电动汽车（EV）、电动汽车用镍氢电池、锂离子电池、质子交换膜燃料电池（PEMFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）及相关材料的研发现状、产业化前景，指出以电动汽车代替燃油内燃机汽车，以氢能代替碳基燃料，是当前运输业的主要发展方向。     

院校新闻

北理工成功开发出氢燃料内燃机样机日前,北京理工大学攻克了综合电子控制、运行安全技术、氮氧排放控制等难关,成功开发出了具有超低排放的氢燃料内燃机样机,为我国氢能应用技术开辟了一个新的领域。氢能源经济是解决能源危机和环境污染问题的重要途径之一,氢燃料内燃机是实现氢能源经济的有效措施之一。机械与车辆工程学院热能与动力工程系刘福水教授领导的项目组对样机的开发成功为我国氢能应用技术开辟了一个新的领域,也标志着北京理工大学在该领域的研究居于国内领先水平。上海理工研制出农药残留现场检测技术日前,上海理工大学成功研究…     

太阳能转化为氢能之探讨

介绍了新能源、太阳能、氢能,以及太阳能光热利用的低温、中温、高温利用.简述了几种常用的太阳能制氢工艺技术.详细阐述了Zn/ZnO氧化还原反应的太阳能光热化学循环制氢原理和两步法循环制氢的工艺流程.该技术为低成本高效率利用太阳能制氢的新途径,可供业内参考.     

回转窑节能降耗措施探讨

节能降耗是水泥企业提高其经济效益的有效途径。从减少熟料冷却热损失、回转窑胴体热辐射、不完全燃烧热损失、蒸发水分带走的热损失、窑灰带走的热损失、废气带走的热损失等方面对水泥厂节能途径进行了综述，并引证了成功案例，对水泥厂有实际的指导作用。     

混氢天然气物性规律及管道水合物生成模拟分析

氢能是一种绿色低碳的二次能源,在天然气管道中掺入氢气进行大规模运输是当前研究的热门领域。但氢气与天然气混合后因其物性参数的改变,使管道产生堵塞、氢脆、泄漏、聚积、燃烧和爆炸等问题。基于此,利用Aspen HYSYS软件,选取代表性数据,运用理论研究、数据模拟和数据分析等方法,针对不同混氢比下天然气与氢气混合后的物性变化规律和管道水合物生成情况进行模拟分析。结果表明：随着混氢比增大,混合气体温度先降低再升高,在混氢比为36%时达到最低温度;混合后气体质量密度和比热容比与混氢比呈负相关;质量焓、质量熵、质量基准热值、Z因子、热导率、运动黏度均与混氢比成正相关;随着混氢比增大,水合物生成温度降低,压力升高。可见在天然气管道中适当混入少量氢气可抑制水合物的生成;混氢天然气物性参数变化规律为探究适合不同条件下的最优混氢比、保证管道输送及使用的安全性提供了数据基础。     

平板式MTPV系统中燃烧若干影响因素的试验

平板式微热光电(MTPV)能源系统采取全新的亚毫米平板式燃烧室取代以往的圆柱式,对应的面容比的增加将提高燃烧室壁面的能量输出,从而提高系统的能量密度.针对石英玻璃材质的平板式燃烧室,改变氢气流量、氢氧混合比以及平行板间夹缝距离等,进行燃烧试验,测试了外壁面和出口的温度,进而分析几种因素的影响规律.结果表明,在一定条件下,亚毫米平板式微燃烧室能克服壁面能量损失激增而带来的着火困难和火焰淬熄等问题,能够实现稳定燃烧.合理选择工况参数,可以提高燃烧室温度和优化温度分布,提升系统工作性能.     

中介尺度活塞式内燃机氢氧燃烧过程的数值模拟

中介尺度条件下的氢氧预混燃烧,其燃烧速率主要由化学反应速度决定。于是采用层流有限速率模型,运用详细氢氧19步基元反应化学动力学机理和动态网格数值方法,对中介尺度准气体动力循环活塞式热力发动机超高燃烧负荷率氢氧预混燃烧过程进行了模拟。研究表明:中介尺度移动边界微小封闭空间的氢氧预混燃烧具有稳定性;采用表面炽热点火形式的中介尺度准气体动力循环的活塞式内燃机,能够实现工质高温吸热、内能增加和对外做功的完整热力学过程;而循环周期、初始压力、相对燃空比等运行参数对移动边界微小封闭空间的氢氧燃烧过程具有复杂的影响。     

利用太阳能规模制氢

建立可持续发展的能源系统是当今人类社会必须解决的最为关键的问题之一。新的能源系统需要有一种可持续发展的能源载体来替代目前使用的燃料,氢正是这样一种理想的二次能源载体。利用太阳能规模制氢具有可持续发展的特点,对缓解能源紧缺、减少环境污染具有重大意义,是能源科技领域国际竞争的焦点之一,已被国际上许多大型氢能研究计划列为重要研究方向。国家科技部于2003年度正式批准“973计划”中立项进行利用太阳能规模制氢的基础研究。在阐述利用太阳能规模制氢国内外研究现状的基础上,重点介绍了西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室近年来在该领域的理论和实验研究工作中所取得的一系列最新进展。     

不同阻化剂对煤自燃影响的实验研究

为验证"阻化剂对不同的煤样具有选择性,不同的阻化剂对不同煤样的阻化效果不同"这一推论,采用STA449C型-TG/DAT综合热重分析仪对神东矿区六个煤矿不同层位和不同工作面的9个煤样添加阻化剂后的活化能变化规律进行实验研究为研究阻化剂和不同阻化剂对煤自燃过程的影响,结果表明,以着火活化能确定煤自燃阻化效果具有规律性.比较不添加阻化剂与添加阻化剂实验煤样各燃烧阶段的活化能可以看出,添加阻化剂后失水活化能与燃烧活化能降低,着火活化能增大,说明阻化剂在煤的整个燃烧阶段并不是全过程起阻化作用,而是一个催化-阻化-催化过程.在失水阶段起催化作用,在着火阶段起阻化作用,在燃烧阶段起催化作用.这对于应用阻化剂的选择具有实际的参考价值和指导意义.     

液相有机氢载体的催化研究与应用

氢能清洁高效、能量密度高，是理想的能源载体，也是公认的未来能源发展方向之一。氢气的存储是氢能利用的关键环节，目前仍没有完美适配所有场景的储氢材料，储氢技术的选择势必要以使用场景为导向。液相有机氢载体（liquid organic hydrogen carriers，LOHCs）作为一种液相储氢材料，在运输方面具有独特的应用优势。本文介绍了常见的液相有机储氢材料，重点探讨了适用于运输工具（车、船、航空器等）的LOHCs，综述其加氢/脱氢的催化研究进展、应用技术难点，并展望了其应用前景。     

有限半气化层燃锅炉的综合特性及节能预测

根据有限半气化燃烧的试验研究结果,讨论了有限半所化燃烧过程的主要特性,提出了层燃锅炉有限半气化燃烧节能的预测模型,并根据试验结果对模型加以检验。     

夹点分析优化后的油田联合站分布式能源系统特征与节能潜力

胜利油田进入特高含水期,开采难度加大,采油成本上升,节能已成为采油厂成本控制的主要因素,采用燃气轮机或燃气内燃机发电、烟气驱动热泵回收污水余热和加热原油等工艺相结合,可以构建基于天然气的分布式能源系统。通过对传统联合站以及联合站分布式能源系统进行夹点分析,从而实现能流分析优化。基于燃气内燃机变工况能流模型,通过热力模拟进行燃气内燃机的燃烧计算,对水套加热炉加热原油的传统联合站进行夹点分析。基于烟气余热驱动的溴化锂吸收式热泵能流模型,对联合站分布式能源系统进行夹点分析。对联合站分布式能源系统与传统联合站进行了对比分析,联合站分布式能源系统节能潜力达24%,为实现“双碳”目标做出了贡献。