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。     

氢动力汽车盛宴狂欢还是财富冒险

有人曾预言,下次工业革命将从氢能源开始,更有人说。这将是一场能源领域的变革,是自蒸汽机、内燃机之后人类工业的又一次革命     

金刚石中的分子氢

高压下分子氢的相变是80年代高压物理和高压化学的热门课题.但是,地球深部是否存在分子氢仍是巨大的悬案.对此,本文将提供最近的研究成果.继发现含钾、钠和铜等氯化物金刚石包体之后,作者在辽宁金刚石中发现了分子氢的拉曼谱峰.该金刚石无色、菱形十二面体.吸收光谱测定吸收限为300nm,属Ia型金刚石.     

紫茎泽兰产氢产甲烷联合发酵的研究

以脱毒预处理的紫茎泽兰为原料,调节发酵体系的pH,可实现紫茎泽兰产氢产甲烷联合发酵.pH为4.7~5.5的情况下先产氢后调至中性产甲烷,对比实验为pH6.5~7.5的情况下先产甲烷后调节至酸产氢.实验结果表明:先产氢后产甲烷实验的TS和VS原料利用率均高于先产甲烷后产氢实验,且纤维素、半纤维素和木质素利用率也高出32.60%,45.80%和50.26%;紫茎泽兰产氢阶段终点可根据实验组、对照组产气趋势是否趋于一致来进行判断;先产氢后产甲烷实验的产甲烷速率比先产甲烷后产氢实验高出18.85%,有效缩短了发酵周期;先产氢后产甲烷实验实现了能源利用效率的68.54%,而先产甲烷后产氢实验只实现了能源利用效率的15.35%.实验得出,与先产甲烷后产氢发酵、单独产甲烷发酵、单独产氢发酵相比,紫茎泽兰联合产氢产甲烷发酵是理想的紫茎泽兰利用途径之一.     

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     

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。     

发电机漏氢的途径及防止措施

氢冷发电机氢气系统运行状况直接影响机组的安全，是发电机运行的主要指标之一，它牵扯到制造、安装、调试、运行和检修等方面的工作。文章在总结神头第二发电厂汽轮发电机氢系统运行和检修经验的基础上，提出氢系统在检修过程中应注意的事项以及对漏氢应采取的措施。     

发电机漏氢的途径及防止措施

氢冷发电机氢气系统运行状况直接影响机组的安全,是发电机运行的主要指标之一,它牵扯到制造、安装、调试、运行和检修等方面的工作.文章在总结神头第二发电厂汽轮发电机氢系统运行和检修经验的基础上,提出氢系统在检修过程中应注意的事项以及对漏氢应采取的措施.     

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.     

高容量贮氢材料的最新进展

本文简要综述了最近几年国内外高容量贮氢材料的研究现状。由于传统AB5、AB2、和AB型贮氢材料贮氢量均低于2wt％,限制了贮氢材料在燃料电池上的应用。故障容量贮氢材料（如：Mg－基纳米贮氢材料、V－基固溶体贮氢材料、络合催化贮氢材料以及纳米碳管贮氢材料）的研究备受关注。研究表明,Mg－基纳米贮氢材料具有比一般Mg－基贮氢材料更好的热力学和动力学性能,V－基BCC固溶体贮氢材料常温常压下保持高容量,而络合催化贮氢材料以及纳米碳纤维贮氢材料的贮氢量高达5wt％－20wt％,超过任何传统贮氢材料。     

RENi_5电子结构与吸氢性能关系研究

由于LaNi_5具有比液态氢,甚至固态氢电大密度的贮氢能力,较低的平台压和较好的活化能力,被人们认为是目前最重要的贮氢合金之一.但是纯La价格昂贵,在实际生产中往往用混合稀土(99%为La,Ce,Pr,Nd)来代替La.然而实验发现,用混合稀土特别是Ce代替La后,氢化物的稳定性大大下降,合金的吸氢平台压剧增了几十个大气压,活化能力也大大下降.由于RENi_5(RE=La,Ce,Pr,Nd)的原子结构相同,RE原子半径相差极小,仅仅用     

贮氢金属显奇能

氢的来源丰富．水就是氢和氧的化合物．一旦大规模从水中廉价制取氢的试验取得成功．氢的供应就绝无匮乏之虞。根据计算,相当于钢瓶三分之一重量的某些贮氢合金．就能把钢瓶内的氢气全部吸尽．而它的体积还不到铜瓶体积的十分之一。     

肩负改变世界能源结构之重任——朱棣文的清洁能源之梦

<正>著名物理学家、诺贝尔奖获得者、美国能源部部长朱棣文,去年被《自然》杂志评为其年度科学新闻人物。朱棣文(Steven Chu)以发明激光技术捕获和研究原子而得获诺贝尔奖,他不仅是一个非凡的实验者,而且勇于面对实验室里的种种挑战。     

氢在氧化锌上吸附的量热学研究

氢在氧化锌上的吸附,一直是一个颇受注意的课题.Dent等曾用红外和H_2-D_2交换及BET方法研究了他们的动力学过程及机理.他们发现当氢在氧化锌上吸附时有两个类型:第一类是快速可逆吸附;第二类是慢速不可逆吸附.Fubini等则用微量量热计研究了氢在氧化锌上的吸附动力学.他们指出,第二类吸附可能是由于氢慢慢向氧化锌体相扩散所引起的.我们在高灵敏的Calve微量量热计上分别用连续进样法和脉冲进样法对氢在氧化锌上的吸附进行了仔细研究.所用试样是由纯     

氢燃烧特性对氢内燃机性能的影响

氢能开发是“双碳”战略中的重要一环,目前氢能主要是通过氢燃料电池把化学能转变成电能的形式得以应用。与此不同,氢内燃机则是将氢能直接转变成机械能,应用在交通、机器运转、发电等众多领域,对氢能发展具有重要的推动作用。氢内燃机与传统内燃机的最大区别是用氢气取代传统的化石燃料,因此,氢气的燃烧特性对内燃机的性能具有很大影响,对内燃机的结构也提出新的要求。至今从氢燃烧特性的角度去理解氢内燃机的研究不多,为此,文章尝试从氢气燃烧特性的角度出发理解氢内燃机的性能,并重点对氢内燃机的热效率、输出功率、NO_x排放、异常燃烧等性能进行分析和讨论。结果显示,氢内燃机比传统内燃机和氢燃料电池在节能减排、输出功率、成本等方面具有更加优异的综合性能,是氢能-电能转换的另一种有效的方法。氢内燃机的发展也能促进氢能的大规模应用,其性能受到氢气燃烧特性的影响,氢燃烧特性的控制对氢内燃机性能的提高非常重要。