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第六届全国氢能学术会议

第六届全国氢能学术会议

  • 召开年：2005
  • 召开地：上海
  • 出版时间： 2005-11-19

主办单位：中国太阳能学会;国家自然科学基金委员会

会议文集：第六届全国氢能学术会议文集

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  • 摘要：对硫碘热化学水分解制氢中的主要步骤碘化氢分解反应在不同压力、温度以及反应时间条件下进行了化学热力学及动力学模拟.化学热力学模拟中压力1bar,随温度的升高,HI的浓度不断降低,但趋势比较缓慢,450℃下,HI的分解率也只达到22％,而在一定温度下,压力的变化对化学平衡几乎没有影响.化学动力学模拟中压力1atm,随温度的升高,HI浓度呈线形降低.温度越高反应的响应时间越短,800℃时反应在10ms左右开始进行,而500℃时反应在1s左右才开始进行.温度越高反应时间对反应进行的程度影响越小,1200℃反应时间0.01s和1s,HI的分解率只相差7.2％,而800℃反应时间0.01s和1s,HI的分解率相差13.4％,压力的升高对碘化氢分解的动力学过程有促进作用,700℃下反应时间1s,压力为1atm和10atm时,HI浓度分别为0.905mol和0.876mol,分解率提高了3％。
  • 摘要：任何一种储氢技术必须同时达到一定的重量密度和体积密度,并且具有充放氢可逆性和良好的动力学性能.在各种研究过的储氢方法中,最受关注的有:高压压缩法,液化法,吸附法,金属氢化物法和化学氢化物法.本文简要地评述了几种方法近期取得的进展和存在问题,评介了其应用前景。
  • 摘要：随着氢能应用技术研究的不断进步,特别是氢内燃机汽车和以氢为动力的燃料电池汽车技术日趋接近于大规模商业化应用,氢的储存技术显得十分重要,从某种意义上来说,大规模、经济、高效和安全地储运氢技术发展将直接影响到氢能技术的推广应用,尤其是在车辆和移动工具方面的应用.氢可以高压气态、液态、低压金属氢化物、有机氢化物和吸氢材料强化压缩等形式储存.由于氢具有质量轻、难以压缩和液化、易燃、易爆、高压下可透过容器壁、易与容器技术形成氢化物而产生氢脆的特点.因此,探索和寻找一种能适用于大规模储氢的技术将是一项非常重要的研究课题.本文介绍规模储氢技术及其研究进展。
  • 摘要：本文介绍储氢材料研究进展,主要介绍了非碳纳米复合储氢材料,主要有金属氢化物、络合氢化物、非碳纳米管及其他中空、框架金属有机材料。
  • 摘要：直接甲醇燃料电池(DMFC)以液体甲醇为燃料,其作为潜在的电动车辆电源和便携式移动设备用电源,正受到国内外越来越多的关注.目前,DMFC用催化剂主要是Pt-Ru/C.该催化剂所用金属Pt和Ru都是稀有金属,价格昂贵.甲醇在被氧化的过程中,所产生的CO等中间产物易使催化剂中毒而失去催化活性.因而,其难以使DMFC实现大规模商品化生产.近年来,为了寻求具有高催化活性、抗CO毒化能力强而又而且价格低廉的新型DMFC催化剂,有人采用过渡金属Co或W代替Ru,研制出DMFC用Pt-Co/C或Pt-W/C催化剂,对甲醇氧化有较好的催化活性.本文拟制备Pt-Co-W/C催化剂.
  • 摘要：质子交换膜燃料电池(PEMFC)是极具吸引力的电化学能量转换装置,是未来电动汽车的主要动力源,也是洁净高效的新型化学电源.PEMFC用固体聚合物质子交换膜作为电解质,其工作性能受质子交换膜(PEM)电导率的影响非常显著,PEM的电导率与含水量几乎成线性关系.为了使PEM处于良好水合状态,通常是对进入电池组的反应气进行增湿处理,增湿方式一般采用外增湿方式[2]和内增湿方式.这两种增湿方式都需要使PEMFC附加庞大和复杂的增湿辅助系统.如果采用自增湿技术,可减少电堆的外部辅助设备,减轻系统重量和体积,提高PEMFC的功率体积比,还可以提高PEMFC系统在接近环境条件下快速启动和稳定运行的能力,提高反应物利用率,这对电动车PEMFC尤为重要.本文采用直接涂膜技术,不经过热压,将催化剂层直接涂在电解质膜上制成MEA.同时考察了制备过程中不同溶剂对MEA性能的影响。
  • 摘要：分别采用电化学沉积法和液相硼氢化钠还原法制备了直接甲醇燃料电池阳极催化剂Pt-Ru合金和Pt-Ru/C,通过正交实验研究了最佳的沉积条件,同时考察了CH3COONa:(Pt+Ru)摩尔比对制备的催化剂性能的影响,并通过SEM,EDX,CV等手段对催化剂进行了测试表征.结果表明:最佳电化学沉积条件为Pt-Ru混合溶液浓度2.5mM,H2SO4浓度0.1M,沉积电位-0.2V,沉积时间10min,Pt比Ru容易沉积.CH3COONa:(Pt+Ru)摩尔比为2时,液相还原法制备的Pt-Ru/C催化剂性能较好。
  • 摘要：由于制氢的成本,储氢的性能以及用氢价格和可靠性等诸多问题,使得氢能在交通运输中的应用进展缓慢,似乎可望但不可及.由于化石能源应用时间长,应用面广,已经给公众留下深刻的价格印象和固定的生活方式,如何在这样模式中发展氢能,需要新的思路. 本人提出近期依靠天然气的发展而发展氢能的设想,请大家批评指正.从长远讲,氢能来源于可再生能源,利用太阳能、风能等发电,然后有多余的电去电解水制氢,得到完全没有污染的氢气,这是最环保、合理的技术路线.但是近期,近几十年内,氢能在没有大的技术突破之前,氢能还成不了大气候,氢能对国家能源份额的贡献有限,那样要求国家重视可以,但是国家支持氢能的力度肯定有限.政府应因势利导,加快制定氢能有关标准和法规,制定优惠政策,积极、谨慎、稳妥地推动氢能示范. 氢能在大规模应用前,还有若干不确定因素.这些因素是氢能的基础设施建设费用;氢能和化石能源的经济可比性;公众对氢能的接受程度等;此外,氢能的更廉价的生产方式(笔者认为,未来的核聚变的热能和电能将是制氢的廉价动力,即便如此,氢气仍然是分散式供电系统,交通运输的主要能源)还有待开发. 人们已经试验了多种氢气的储存方式,都不是尽如人意,仍需加大努力.政府应多做示范工作,这有助于社会认识氢能的重要性和可行性,也提高公众对氢能的认同程度.而对于建立大规模氢能工业,则要十分慎重.务必先试一点,再总结,再试多点,然后试验推广.既不能一刀切,更不能一窝蜂上.要根据各地的自然条件,因地制宜、稳健地朝前走.鼓励研究单位和企业共同参与示范,政府补贴,加快产业化步伐,迎接氢能的春天。
  • 摘要：在可以预见到的将来,能源问题将进一步成为制约世界经济发展的主要"瓶颈",并将演变为政治、经济和公共决策的最严峻挑战之一.如何直面越来越紧迫的能源安全问题,如何开发利用新能源和替代能源,己经成为世界各国和社会各界特别关注的焦点.对于正在谋划以科学发展观指导可持续发展的中国人民来说,这个问题则具有特别现实的意义. 在严峻的能源供应短缺挑战和巨大的能源安全压力驱动下,正酝酿着一场新的全球范围的(社会与经济)战略革命.能源安全以及与其相关的技术和市场问题,已经不是一个国内问题,而是一个国家战略和外交战略问题,是一个综合性的战略概念,它正在成为新世纪国际竞争、合作的新的竞技场.与上述(社会与经济)战略革命相伴而行的是一场能源技术革命.这场革命包含两个平行而互促的重点或方向,一个是可再生能源的开发利用,另一个是新能源,重点是氢能源的研究、开发和利用.石油经济不会马上结束,但石油危机从某种意义上来说,可能会催生氢能经济.本文探讨能源安全的国际战略维度以及发展氢能经济的社会与制度条件。
  • 摘要：当前我国能源短缺,需要大量从国外进口,因此,国内对发展氢能呼声很高,在此背景下,土耳其伊斯坦布耳国际氢能技术讨论会,具有很重要的意义.氢能经济何时能实现商业化,有人说,需要50年,有的说需要40年以后等等.总之时刻被各界殷切关注, 我国氢能专业委员会如能抓住这良好机遇,联合各行各业,如化工部门,新成立的能委,各大专院校,各有关研究机构,金融部门,各汽车厂,我们一定能对氢能的发展做出很的大贡献.努力工作,加速氢能在我国的发展:使我国一定能够依靠自己的力量,解决能源和环境保护问题.特别要减少对石油的依赖,同时也满足了人民的需要.对解决我国能源紧张,保证能源供应,保护环境作贡献.如果能这样做,我认为完全符合党中央提出的"以人为本"、"科学发展观"、"循环经济"、"节约型经济"可持续发展经济、环境保护等政策的。本文探讨依靠科技创新,推动氢能商业化进展.
  • 摘要：氢能具有清洁、无污染、效率高、存储及输送性能好等诸多优点,正受到广泛关注,以煤炭为原料规模化制取氢源,是一条具有中国特色的解决氢源问题的制氢路线.本文介绍了煤炭制氢技术现状,介绍了神华集团中国神华煤制油有限公司正在建设的日产氢气600吨的大型煤炭制氢装置。
  • 摘要：能源危机和环境污染是影响人类社会可持续发展的两大关键因素,为此当今世界各国都在积极进行氢能的研究与开发.21世纪被认为是氢能和氢经济时代,氢能源的最好利用方式是燃料电池.甲醇重整制氢技术由于反应温度低,工艺条件缓和以及甲醇宜于携带运输,可以像汽油一样加注等优点,在用于燃料电池电动车车载重整器、燃料电池电动车氢气加注站现场制氢以及燃料电池分散发电或便携电源等方面都得到广泛关注和研究.目前其研究热点一方面是开发高效稳定的甲醇重整催化剂,另一方面是开发高效集成的重整器[1].本文在自主研制的高效甲醇氧化重整催化剂、甲醇催化燃烧催化剂及CO选择性氧化催化剂的基础上,设计制造了一个集预热汽化、重整反应、燃烧反应于一体,能够实现低温快速启动和自供热的重整反应器,并将重整反应器与CO脱除反应器集成在一起,产品气中CO含量低于10ppm,可直接供给燃料电池使用。
  • 摘要：将共沉淀法制备的CuO-CeO2-ZrO2催化剂应用于富氢气体中CO选择性氧化反应,研究了不同预处理方法对催化剂性能的影响,并通过CO-TPR、XPS等手段对催化剂进行了表征.结果表明:经氧气预处理的CuO-CeO2-ZrO2催化剂有较好的催化活性和热稳定性,氧气预处理过的催化剂表面吸附氧浓度较高,催化剂上Cu+/Cu2+氧化还原离子对和表面的晶格氧含量均影响催化剂的活性,但在富氢气氛下,表面的晶格氧对催化剂的性能影响较大。
  • 摘要：将膜分离技术和变压吸附技术两种气体分离与净化技术相结合,充分发挥了两种工艺模式的优点,使得装置整体性能指标在稳定性、产品品质、和氢气回收率上均有优异的表现,最终使得单位原料气的获利大幅提高.另外,联合工艺具有广泛的适应性,能够灵活采用各种运行模式以适用于各种不同的气源。
  • 摘要：本文综述了近3年来发酵生物制氢领域的研究进展.在菌种方面,除了对现有产氢菌种的深入研究外,还采用生物学,分子生物学及生物信息学手段建立产氢菌种库;在氢酶的研究方面,已逐步从基因确定、功能研究拓展到基因工程构建高效产氢菌研究;而在与废弃生物量处理相结合的反应过程方面,研究主要集中在利用不同种类的废弃物的产氢和高效产氢反应器上.此外,本文还初步总结了目前对发酵制氢可行性和经济性的评价,同时结合我们研究小组在氢酶及过程强化方面的研究进展对发酵生物制氢的潜力进行讨论。
  • 摘要：氢能作为新能源具有清洁、无污染、可再生的优点,具有广阔的应用前景.如何经济、高效的制氢是目前研究的热点,其中利用太阳能光催化分解水制氢是获取氢能的有效途径之一.自1972年Fujishima和Honda在杂志上发表了TiO2电极光催化可将水分解为氢气和氧气的结果以来,光催化分解水制氢一直备受各国研究者的关注.目前已先后开发了TiO2、Ta2O5、钛酸盐、钽酸盐、铌酸盐、钒酸盐等多种催化剂,取得了重大进展.KatoHideki[2]等人报道了(NaBi)0.5MoO4和(AgBi)05MoO4的光催化产氧性能,但钼酸盐的光催化产氢性能至今未见报道.研究结果表明,利用化学共沉淀法制备的MMoO4(M=Co、Ni、Cu、Zn)光催化剂在全波段范围内具有良好的吸收光特性,它们在Na2S-Na2SO3牺牲剂体系中不稳定,但光照下仍有氢气生成,并具有一定的可见光产氢活性,而在乙醇体系中比较稳定,可见光下有氢气产生。
  • 摘要：随着化石能源储量的日趋减少,以及环境污染的日益严重,清洁廉价的可再生能源的开发与利用就越发受到世界各国的广泛关注.将太阳能转化成能量密度高、清洁无污染、储运便捷的氢能是当前能源科学领域的研究热点.通过光催化分解水制氢是获取氢能的有效方法之一. 本文是钙钛矿型Bi2O2(PbB2O7)(B=V,Nb,Ta)光催化剂的制备及产氢性能研究。
  • 摘要：第一性原理计算是一种廉价的理论模拟实验,随着计算机性能的提高,已经可以模拟较复杂的体系,因此这种方法越来越多地应用于材料研究领域.在光催化材料的研究中借助第一性原理研究方法将有助于在理论方面加深对光催化材料的理解.本文计算分析了四种材料的电子结构,其中TiN的能带结构比较特殊;对K4Ce2Nb10O30分态密度图的分析得出该材料价带主要由O2p和Ta5d的杂化轨道构成,导带主要由Ce4f轨道构成;并给出了几种材料的计算带隙值与实验带隙值.本文是利用第一性原理研究光催化材料的一个尝试,相信第一性原理研究方法可以成为光催化研究的有效手段。
  • 摘要：TiO2由于其良好的化学稳定性,抗磨损性,低成本,无毒等特点,成为半导体光催化剂领域的主要研究对象之一.但是常规制备的TiO2存在着晶粒尺寸不够小,比表面积不大以及分散性不好等问题.有研究表明,催化剂晶粒尺寸和比表面积与光催化活性有着密切的关系.因此怎样减少TiO2晶粒尺寸和增大比表面积来提高TiO2光催化制氢的效率就显得十分重要.国内外在采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)控制TiO2晶粒尺寸,制备用于降解型TiO2光催化剂的工作上已取得了一定进展.Peng等人报道了添加CTAB制备高比表面的介孔TiO2材料,Zhang等人研究了以CTAB为有机改性剂制备介孔TiO2-SiO2复合物[5].但以CTAB为模板剂合成TiO2纳米粉体用于光催化产氢方面的工作未见报道.本文介绍了利用CTAB制备高比表面的超细TiO2粉体,并通过无氧条件下光催化分解水产氢反应对其光催化活性进行评价,分析了CTAB含量及烧结温度对TiO2结晶情况和光催化产氢活性的影响.
  • 摘要：半导体光催化分解水成为自Fijishima1发现光催化现象以来最为热门的研究领域之一.高效的利用太阳能分解水制备氢气将对日益严峻的能源和环境问题提供一个最好的解决途径.光催化是利用光子在半导体中激发电子,使其从价带跃迁到导带从而形成光生电子和空穴,二者分别和水反应生成H2和O2.很多研究者发现由于半导体中存在各种缺陷,使得光生电子和空穴在缺陷处复合,导致量子效率降低2,3.如何有效地避免光生电子和空穴的复合是当前光催化领域的一个重要问题.研究表明牺牲剂的添加可以有效地抑制这种复合的发生,提高反应的量子效率,因此被广泛用于半导体光催化分解水的研究.我们在研究光催化水分解的过程中发现常用的电子给体(如亚硫酸钠、硫化钠、甲醇等)和电子受体(如硝酸银)都能在光照条件下直接分解产生氢气或氧气.这一现象在光催化水分解的文章中很少见有报道.因此,本文针对这一现象进行了初步的研究。
  • 摘要：发展规模化廉价造氢技术是氢能链条中的重要环节,而常规化石燃料制氢受到资源、环境多方面的制约.鉴于生物质资源的丰富及可再生性,开发经济高效的生物质热化学转化制氢技术,并与燃料电池技术相结合,以实现生物质资源的高效清洁利用,极具发展潜力.本文在对现有技术进行分析的基础上,提出利用二次裂解并结合蒸汽重整制取富氢气体的路线.对固相生物质原料和中间气相产物进行深度不同的两次裂解,实现含氢化合物的深度转化,在充分利用生物质中载氢化合物的同时,避免碳元素对气态重烃裂解的阻滞,并利用自体能量平衡实现高效制氢.利用实验室规模实验台进行了初步研究,初次热解可得到30％～40％以上的氢含量,而二次高温裂解和蒸汽重整将会促进大分子结构的深度分解和其他组分向氢的转化,已经得到原料氢转化率达90％的富氢气体.通过工艺优化,产品气氢含量可达60～70％,且较为洁净、杂质较少,能够满足后续燃料电池系统的需要。
  • 摘要：近年来,随着人们对能源需求的剧增,石油价格持续攀升,能源短缺和环境污染问题已对我国经济的可持续发展带来严峻的挑战.而氢气作为一种清洁的可再生能源已越来越得到人们的重视.相对于其它燃料,氢气的燃烧产物对人类和环境是无害的.氢气代替石油作为能源的时代已为期不远.本文以牛粪堆肥作为天然厌氧微生物来源,以玉米秸秆作为菌种培养的底物,研究了产氢菌种的富集方法、培养方式和驯化条件。
  • 摘要：本文集中研究了不同的预处理方法对秸秆发酵产氢能力的影响.本实验针对滤纸、麦秆和稻草,采用氨水、NaOH的预处理方法,从而提高麦秆和稻草的产气能力.经过NaOH预处理后的麦秆和稻草,总产氢量分别为363.3ml和254.9ml,发酵产气中氢气浓度分别为23.8％和29.1％.发酵液相中主要产物为乙醇、乙酸和丁酸。
  • 摘要：生物制氢技术是解决能源问题和环境污染问题的重要手段之一,但是由于技术上的制约,至今无法获得廉价的氢气,寻求效率高、成本低的制氢技术是科技人员急待解决的问题.木质纤维素是一个巨大的可通过微生物发酵作用将其转化为能源的可再生糖类资源,随着人们对木质纤维素的结构和成分的了解,以及对纤维素酶生产研究的深入,使纤维素转化为微生物容易利用的混合糖浆的成本大大降低,因此,利用木质纤维素这一在自然界大量存在的可再生资源生物转化为清洁能源--H2便成为可能.本文根据国内外的研究现状,综述了木质纤维素生物转化为H2的技术原理及研究现状,包括纤维素的预处理技术、纤维素的生物糖化技术及微生物发酵法制取氢气技术,较详细的介绍了相关的微生物和相关成果,并对以纤维素为原料生物转化为氢气的三种工艺(SSF--先水解后发酵工艺、SSCF--同步水解发酵工艺和CBP--统一水解发酵工艺)的能量流和工艺的优缺点等方面进行了比较分析,对纤维素生物转化H2存在的问题进行了探讨,对前景进行了展望。
  • 摘要：生物制氢作为一项新兴的能源生产技术以其环境友好性倍受各国关注.提高产氢效率降低生产成本是生物制氢技术尽快实现工业化面临的重要问题,发酵法生物制氢技术的出现为解决这一难题提供了新的思路.同光合细菌制氢相比,发酵法生物制氢具有无需光照,产氢稳定,装置易于实现工业化生产等优点,有着更为广阔的应用前景.任南琪]等以厌氧活性污泥为菌种来源,以废糖蜜为原料,采用两相厌氧产酸相反应器制备出氢气,开创了利用非固定化菌种进行生物制氢的新途径,提出了乙醇型发酵产氢理论.由于此技术采用的是混合菌种,在运行中易于操作和管理,提高了生物制氢技术工业化的可行性.在发酵法生物制氢技术中混合菌群具有协同和制约的复杂生态学效应,在制氢反应器运行的不同状态下具有时间和空间组合效应,在特定生态位条件下具有种群功能综合特征效应,尤其是在利用复杂物质时表现的更为明显.因此为了构建合理的生物产氢微生物群落,需要探明制氢反应器中不同种群的生态功能,以及产氢细菌的种群特征和效能,pH值和氧化还原电位对产氢发酵微生物的发酵产物组成有重要影响,是影响产酸发酵类型的限制性生态因子,并在此研究的基础上建立了产氢-产酸发酵细菌三种发酵类型的pH/ORP二维实现生态位图.本文根据细菌的最佳生态位进行调控,通过分子生物学手段监测群落的动态变化,得到了产氢稳定的群落结构.另外,通过投加自凝集产氢细菌实现了群落结构的强制优化。
  • 摘要：本文在水溶液中合成了一种以金属团簇{LaCu6}为中心,以甘氨酸和咪唑为配体的金属-有机配合物[LaCu6(μ-OH)3(Gly)6im6](ClO4)6,对该配合物进行了红外分析、热分析.结合该配合物三角棱柱结构,初步分析了其储氢机理.并用P-C-T装置对其进行了储氢性能测试,在室温(299K)和3.2MPa条件下其吸氢量最大达到0.72wt.％。
  • 摘要：本文研究了(V3Ti35Cr25Fe10)99.7Si0.3合金的微观组织结构、活化性能及吸放氢性能.合金在不同温度(25℃～100℃)下经过短时间的孕育期(0.4～4min)后均可快速吸氢,随着温度的升高,孕育期缩短.合金在首次吸氢即可完全活化,25℃下最大吸氢量可达到3.66wt％,80℃下的放氢量可达到2.3wt％.X衍射及SEM分析发现,合金以BCC相为主,含有少量的Laves第二相。
  • 摘要：Na3AlH6,作为NaAlH4可逆储氢过程的中间环节,其相变和热分解行为研究对于深化理解NaAlH4的吸/放氢行为具有重要意义.本工作采用NaH/Al为起始原料,以TiF3为催化剂,在氢气氛下球磨直接生成了Na3AlH6.NaH的氢化分数随球磨时间的延长而增加,球磨20h后达到0.62.热分析研究发现原位生成的Na3AlH6在升温过程中的相变、热分解行为不同于文献报导结果,且表现出强烈的球磨时间依赖性.同时,采用该方法制备的Ti-NaAlH4体系的储氢容量随球磨时间延长显著衰减.这些现象为探索改善Na3AlH6的热力学和揭示Ti-NaAlH4体系中活性Ti的本质提供了一个新的研究视角。
  • 摘要：采用恒电位放电技术研究了MgNi贮氢电极合金的脱氢动力学,对不同放电电压和温度下的放电曲线进行分析表明合金的脱氢过程遵循三维扩散模型,实验数据用模型方程拟合得到了不同放电电压和温度下的反应速率常数.不同温度下的脱氢反应速率常数符合Arrhenius方程,计算得到的活化能为43.61KJ/mol。
  • 摘要：在金属镁中添加碳(石墨、无烟煤)以机械球磨的方法制备镁基储氢材料.用透射电镜对储氢材料的粒径和晶型进行了表征,用热重分析仪和差示扫描量热仪对材料的吸放氢性能进行了测试.实验表明,在镁中添加无烟煤进行机械球磨可在较短时间内生成纳米级,但添加量过大时会降低材料的储氢密度并使放氢温度升高,Mg3.0C2.0的储氢密度为2.61％,放氢温度为295℃;乙醇作溶剂添加石墨球磨制备Mg3.0Ni1.5G4.5的储氢密度达3.32％,放氢温度为260℃。
  • 摘要：利用溶剂热法合成出La(HCOO)3,通过IR、热重分析、粉末X射线衍射,确定了样品的组成和结构.利用N2物理吸附实验和等温吸/放氢实验对其进行了比表面积和吸氢性能测定.在373K,4.480MPa时,甲酸镧吸氢量为0.47wt.％。
  • 摘要：通过溶剂热合成法合成了一种多孔无机-有机配位聚合物,并在骨架中引入了硅氧四面体结构,通过这一修饰提高了原配位聚合物的热稳定性和比表面积,低温氮气吸附测定其BET比表面积为507m2/g,用P-C-T装置对样品进行了储氢性能测试,473K,3MPa条件下吸氢量最大达到0.66wt.％。
  • 摘要：近年来,贮氢材料的研究和开发转向高容量、长寿命材料的研究.络合氢化物NaAlH4就是最近研究的高容量贮氢材料之一.通过加入催化剂可以使络合氢化物的可逆贮氢量达3.1～4.2wt％之多.本文采用机械合金化法在NaAlH4中加入Ti化合物作为催化剂,在很大程度上改进了其热力学和动力学性能,可逆吸放氢量可达3.0wt％以上.并对试样进行了XRD分析、DSC分析、以及XPS分析。
  • 摘要：燃料电池是新一代环保型能源动力系统,它以氢气为燃料,通过氢氧化合作用产生电能,具有能量转换效率高、无污染排放,运行噪声低、稳定可靠等优点,被认为是继蒸汽机、内燃机之后的第三代动力系统和继火电、水电、核电之后的第四代发电设备.鉴于燃料电池对解决"能源"与"环保"这两大世界难题以及人类社会可持续发展有重要意义. 国际能源界预测:21世纪人类社会将告别化石能源时代而进入氢能经济时代.目前国内燃料电池的发展正处在产业化预备阶段,在此阶段,将进一步完善燃料电池及动力系统的设计,优化功能、改进性能、方便操作;改进产品生产流程,完善工艺技术标准与质检保证体系;本文是质子交换膜燃料电池游览车的研制与寿命研究。
  • 摘要：CO是内燃机汽车排放的主要污染物之一.本文研究了空气中的CO可能对质子交换膜燃料电池(PEMFC)产生的影响及其机制.50cm2单电池实验表明,空气中高达15ppm的CO对阴极催化剂没有明显影响.循环伏安(CV)、MS、GC数据显示,CO在Pt上能迅速地被空气中的氧氧化成CO2.因此在燃料电池汽车(FCV)的示范运营时,可以不考虑空气中CO的影响。
  • 摘要：现代通讯已经进入3G时代,3G通讯设备具备了强大的媒体播放、摄影、摄像、通话、上网等多种功能,然而,这些强大的功能所需的高电耗量却是目前的锂离子电池所不能满足的.常温常压不加湿操作的氢空燃料电池具有非常简单的系统,可以微型化,是有希望的3G设备电源,也可以开发作为便携式的通讯设备充电器.本文考察了一个微型燃料电池系统的输出特性以及与储氢罐相连的放电特性.该电池采用封闭氢气操作,可以在低温(0℃)低湿(40％RH)的条件下稳定操作.电堆具有良好的输出特性,最高功率超过10W,折算成单电池功率密度约为140mW/cm2.与储氢罐相连,可以稳定的给功率为4.3W的灯泡组供电1h以上.如果对本系统进行结构优化设计,系统体积可以大幅度缩小.本系统可以作为燃料电池手机充电器,具有一定商业开发价值。
  • 摘要：高温固体氧化物燃料电池(SolidOxideFuelCell:SOFC)可以将燃料的化学能直接转化为电能,利用燃气轮机及蒸汽轮机进行联合发电,其发电效率高达60％以上,再通过合理、有效地利用余热,燃料的热效率可以达到90％.目前SOFC的研究从技术上讲已日臻完善,但其制造成本较高、工艺较复杂限制了SOFC的商业化.热喷涂技术作为低成本制造工艺在SOFC相关部件的制备中受到了广泛的关注.目前已有采用等离子喷涂方法制备SOFC部分关键结构层的相关报道.本研究针对传统管状与板块结构SOFC的特点,提出了集两者结构设计的优点为一体的金属陶瓷支撑管状结构SOFC,并采用全热喷涂方法制备SOFC单电池各结构层以降低制备成本。
  • 摘要：固体氧化物燃料电池(SOFC)的发展趋势之一是适当降低电池工作温度.中低温SOFC可直接操作酒精和汽油等液体燃料,开发了其在电动车应用中的广大市场.随着温度的降低,阴极电极活性下降,高温SOFC常用的La1-xSrxMnO3(LSM)已不适合作为中低温SOFC的电极材料,开发高性能的阴极材料已成为关注的热点.研究表明,阴极材料氧离子电导的增加可以扩展反应活性界面,从而显著地提高阴极的活性.因此,同时具有电子电导和氧离子电导的混合导体材料是ILTSOFC的阴极材料的发展趋势.组成为BSCF的钙钛矿材料是一种高透氧膜材料,最新报道作为中低温固体氧化物电池阴极材料显示出较高的氧还原反应活性[6,7],但关于此材料的具体合成及电极反应机理的研究尚未见报道.本文利用柠檬酸自燃烧法合成法制备了高性能的Ba05Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ(BSCF)阴极材料,以SDC为电解质,考察了材料合成的热力学因素,以及该材料作为中低温SOFC的阴极的电性能参数。
  • 摘要：目前一般质子交换膜燃料电池是使用Nafion或与其近似之质子交换膜为电解质.此等质子交换膜之一般操作温度是以不超过80℃为宜,且由于其需要充份吸含水份方具有较佳之传输质子性能,因此当电池内部之水蒸气压高于水之饱和蒸气压,则液态水在电池内部形成是无法避免.电池操作时,水是在其阴极产生,当水由阴极往阳极移动之逆扩散(backdiffusion)速率较水由阳极往阴极移动之电迁移(electro-osmosisdrag)速率低时,位于阳极的水亦将往阴极移动.基于前述两因素,当电池操作于高电流密度输出时,其阴极非常容易发生严重淹水现象.使用空气对阴极而言是最低成本之进气,然而其中氧气仅约占空气组成之1/5,这使得当阴极发生严重淹水现象时,氧气在阴极内部输送将遭逢严重阻力,此阻力将随空气中氧气之消耗而迅速增强.本篇论文利用理论数学模型,针对质子交换膜及阴极气体扩散层之特性对阴极内部水管理及氧气输送影响进行分析探讨.根据此分析结果,阐明质子交换膜燃料电池进行有效水管理之基本对策。
  • 摘要：氢能是一种清洁高效的二次能源.氢气的制备方式有多种途径,其中电解水制氢的工艺是当前生产中应用较为成功的一种制氢方法.但是,由于电解水时,过电位的存在,使电解水工业耗能巨大.为降低能耗必须开发出新型廉价高催化性能的析氢、析氧电极材料.目前国内的研究主要集中在非贵金属的催化剂上,特别是Ni基催化剂,其活性与贵金属相当.如NiPx或NiSx都有很高的析氢催化活性.本文比较了用双脉冲电沉积法和直流电沉积法制备高催化活性的Ni-P阴极的优缺点,并选择不同的工艺参数,讨论电镀过程中各工艺参数对Ni-P电极析氢活性的影响。
  • 摘要：随着全球环境污染的进一步加剧,人类赖以生存的矿物能源石油、天然气和煤等日益减少,氢能作为无污染的生态清洁能源,受到各国科技工作者的高度重视.自1972年Fujishima和Honda发现在光照下TiO2光电极可分解水以来[1],有关太阳能光解水制氢的研究工作逐渐展开.目前,国内外对金属氧化物如TiO2(Eg=3.2eV)等半导体研究很多,但TiO2只对紫外光显示活性,太阳能利用率很低,需要进行敏化或掺杂,而单晶硅(Eg=1.12eV)能吸收可见光,是一种光电转化效率很高的半导体材料.同时Ni-Co-P非晶态合金具有良好的耐蚀性、耐磨性和很高的催化析氢活性,而且工艺简易.如将两者结合,制备Ni-Co-P合金修饰Si电极,可大大提高电极的太阳能利用率和催化析氢活性.本文通过电沉积技术,在p型半导体Si上沉积了非晶态Ni-Co-P合金,制备出Ni-Co-P合金修饰p-Si电极,并对其光电催化析氢性能进行了研究.
  • 摘要：在传统Pt/C电极的基础上添加MnO2制备成MnO2-Pt/C复合电极,在缺氧的情形下,由与氧还原反应(ORR)有着相近电位的MnO2的还原反应维持正极反应,从而消除负差效应.本文旨在考察停止放电后,被还原了的MnO2-Pt/C电极中的MnO2能否再生.文献就对此做过研究,发现:放电过后的MnO2电极电势不断降低,一旦通入氧气后其电势得以迅速回升.认为造成此现象的原因是电极上发生反应:MnOOH→MnO2MnO2放电生成的MnOOH,重新被通入的氧气氧化成了MnO2.
  • 摘要：利用胶体沉积法制备RuO2-IrO2/Pt双功能氧电极催化剂,并用TEM、XRD对催化剂进行了表征,发现胶体沉积法合成的RuO2-IrO2/Pt催化剂粒径较小且RuO2-IrO2很好地沉积到Pt黑上.考察了用此氧电极催化剂制成的再生氢氧燃料电池的性能,发现燃料电池和电解池性能都比混合法制备的RuO2-IrO2/Pt好,且具有良好的循环性能。
  • 摘要：燃料电池由于其高效、清洁而越来越受世人所瞩目.质子膜交换燃料电池(ProtonExchangeMembraneFuelCell)是燃料电池中最具有产业化前景的一种.PEMFC的燃料是氢气,但由于氢气本身固有的一些困难使PEMFC难以产业化.使用液体燃料原位制氢也许可以解决氢气的来源问题.由于甲醇毒性低、价格低廉,因而从甲醇出发制氢备受广大研究者的关注.甲醇制氢反应有部分氧化、水蒸汽重整等.由于部分氧化是微放热反应,反应启动后可不提供额外的热量,这对节约能源具有很大的意义,因此甲醇部分氧化制氢是最具吸引力的反应之一.本文是针对二氧化铈改性银锌催化剂上的甲醇部分氧化制氢气进行研究。
  • 摘要：燃料电池技术发展至今,氢源问题成为其实用化的瓶颈之一.液体原料具有容易储运、加注和携带,能量转换效率高,能量密度大和安全性可靠等优势,尤其是醇类物质既可以从化石燃料中获取也可以从生物质中得到,符合可持续发展的要求,因此这类液体原料车载移动制氢和纯化技术,是近期乃至中长期最现实的燃料电池氢源技术.中外学者经过大量研究认为,重整+水汽变换+选择性氧化系统是目前比较适合移动或分散制氢的氢源系统.本文报到中国科学院大连化学物理研究所在甲醇自热重整制氢大功率燃料电池氢源系统方面的最新研究工作,以期对我国移动氢源和现场氢源的研究提供借鉴.
  • 摘要：聚合物电极膜燃料电池(PEMFC)由于具有高的能量转化效率以及零污染排放(ZEV),因而近年来受到了广泛关注.但是,PEMFC的操作温度较低(80℃),Pt电极很容易被重整气中微量的CO所污染,因此消除氢源中的微量CO对PEMFC的应用十分重要.其中,CO的选择氧化无疑是最简单、最廉价和最有效的方法.迄今为止,人们研究更多的是采用Pt、Rh、Au等担载型金属催化剂.而Ir催化剂的研究却很少,这可能是因为运用传统的浸渍方法很难制得高分散的Ir催化剂,从而导致其氧化CO的活性很差.本文报道了用均相沉淀法制备的Ir/CeO2催化剂,并考察该催化剂对氢气中一氧化碳选择氧化的催化性能.
  • 摘要：作为温室气体的主要成分,二氧化碳是含碳化合物最终燃烧产物,直接影响着人类和生物界的生存.除天然存在的二氧化碳气体外,大量的二氧化碳排放来源于化工行业、发酵行业等生产过程的副产物.到2004年为止,中国已一跃成为仅次于美国的世界第二的二氧化碳排放国.仅2002年一年,中国的二氧化碳排放量达到9.57亿t/a,超出全球排放量的10％.因此,为了缓解资源温室效应,增加能源利用率,大力开展二氧化碳资源的综合开发利用显得尤为重要, 本文研究丙烷、二氧化碳重整制氢的催化过程。
  • 摘要：超临界水(Tc≥374.2℃,Pc≥22.1MPa)由于其低粘度、低介电常数、低离子积、可与非极性物质互溶等物理特性作为一种环境友好反应介质成为研究的热点.随着化石燃料的进一步枯竭H2作为一种重要的化工原料和洁净燃料倍受重视,近年来超临界水中葡萄糖、纤维素、甲醇等有机物的气化产氢和催化气化产氢研究日益受到人们的关注.聚乙烯醇(PolyvinylAlcohol)广泛应用于印染、造纸、食品、包装和医药等行业,所排放的的含高浓度聚乙烯醇废水(液)用物化法处理难以奏效,生物法降解效率极低.本文即进行了PVA模拟废水(液)在近一超临界状态水热降解并生成H2、CH4等气体的实验研究,考察温度、有机物初始浓度、停留时间等对有机物去除率及产物得率的影响,尝试通过超临界水反应分解难降解有机物并生成H2等清洁能源气体,探索超临界水反应新领域。
  • 摘要：Mg系储氢合金由于其极高的储氢容量而受到材料学家的高度关注.研究的重点主要集中在如何改善Mg系合金的缓慢氢化反应动力学性能、降低其工作温度和提高镍氢电池用Mg系储氢合金电极的耐腐蚀性能这三个方面.引入纳米结构和催化组元能够从热力学和动力学两个方面来调整Mg系合金的储氢性能.本文总结了本研究小组近年来对纳米结构储氢合金的研究结果。
  • 摘要：车用轻质高压储氢容器采用碳纤维-树脂复合材料代替传统的金属材料,具有轻质、高强度的特点.该型容器设计时,往往需要以层板理论和网格理论为基础,先进行初步设计,再利用有限元应力分析法优化结构参数,最后通过型式试验确定容器的结构型式和参数.本文以40MPa小型车用轻质储氢容器为例,介绍了该型容器的设计方法。
  • 摘要：由于直接甲醇燃料电池(DMFC)中过去常用的阳极催化剂Pt对甲醇氧化的电催化活性较低,而且还易被甲醇氧化的中间产物毒化,因此,研究对甲醇氧化有高电催化活性和有高抗中毒能力的阳极催化剂是DMFC已成了一个热门课题.许多Pt基复合催化剂有较好的性能,其中,一般认为Pt-Ru复合催化剂的性能最好.影响Pt基复合催化剂性能的因素很多,除了催化剂的组分外,催化剂粒子的平均粒径和粒径分布、电化学有效活性比表面积、合金化程度、金属的氧化程度、粒子表面组分等都能影响Pt基复合催化剂的性能.其中,合金化程度是否是催化剂对甲醇氧化有高电催化活性的重要因素还是一个有争论的问题.本文首次报道了在四氢呋哺(THF)和H2O的混合溶液中,用化学还原法来制备Pt-Ru/C催化剂,发现制得的Pt-Ru/C催化剂中的Pt-Ru粒子的合金化程度很高,金属粒子的平均粒径较小,因而,对甲醇氧化的电催化活性要远高与相应的E-TEK的Pt-Ru/C催化剂。
  • 摘要：本文制备了一种管状质子交换膜,并设计制作了一种测试管状质子交换膜电导率的测试装置,利用差减法测定了自制管状质子交换膜的电导率;制备了单电池并测试了电池性能。
  • 摘要：在燃料电池和金属空气电池阴极催化剂研究中,如何提高现有催化剂的催化活性和发展新的或更好的非贵金属催化剂至关重要.由于贵金属(Pt、Au、Ir等)价格昂贵和易被CO毒化,限制其作为电催化剂的广泛使用.金属卟啉化合物具有高的共轭结构和化学稳定性,对分子氧还原表现出良好的电催化活性,近年来逐渐成为氧还原电催化剂的研究热点,以期取代贵金属作为燃料电池和金属空气电池阴极氧催化剂.在碳载金属大环络合物氧还原催化剂的研究中,碳载体的特性对催化剂的性能有很大的影响,故如何选择好的碳载体以及对碳载体的必要预处理很重要.另外,有机金属络合物电催化剂的制备比较复杂,如何尽量简化反应过程,缩小反应成本对其以后的商业应用也很关键.本文先对三种碳载体,BP2000,碳纳米管CNT和VulcanXC-72R分别采用6MHNO3和30wt％H2O2进行处理,然后用微波法合成碳载CoTMPP,热处理后得到电化学氧还原电催化剂,并用电化学方法(RDE)研究了其氧还原催化特性,分析了不同碳载体和不同预处理对催化性能的影响,最终找到了最优的催化剂合成方法和路线.
  • 摘要：氢能技术规范和标准体系是我国技术标准体系中的重要组成部分,也是我国向未来氢经济顺利过渡和确保未来氢经济顺利发展的重要保证. 本文概括分析了国内外氢能技术规范和标准的发展现状,着重介绍了目前针对氢能生产、输送和利用技术规范和标准方面的国际活动,主要包括国际有关氢能的标准组织(如ISOTC197、IECTC105等)和一些发达国家(如美国、瞅盟、日本等)在氧能技术规范和标准方面所做的努力及发展趋势,总结分析了我国在氢能技术规范和标准方面的研发现状和所取得的成绩,并指出了与国际上的差距及存在的问题,明确指出了尽快进行我国氢能技术规范和标准发展战略和体系研究的重要性和紧迫性,同时结合我国氧能技术发展现状进行了氢能技术规范和标准体系的研究,提出了我国氢能技术规范和标准体系的初步框架。
  • 摘要：先采用并流沉淀法制备了Al2O3、MgO、ZnO、ZrO2、La2O3、ZrAlO不同载体,然后用浸渍法制备了一定含量的Ni基催化剂.在固定床微反装置中考察了不同载体对甲烷自热重整制氢催化剂的性能的影响,同时考察了反应温度对Ni/Zr/AlO的催化性能的影响.结果表明,ZrAlO适合作为甲烷自热重整制氢催化剂的载体.在CH4:O2:H2O的摩尔比为2:1:2.5,CH4空速为4800ml/hr时,800℃反应温度下,Ni/ZrAlO催化剂在反应时间为6hr内,甲烷的转化率一直保持在100％,H2收率在68％以上,且CH4转化率和H2收率随着反应温度的升高而增大.850℃时CH4转化率为100％,H2收率为79％。
  • 摘要：全人类正面临着越来越大的能源和环境压力.自从日本学者Fujishima和Honda光照TiO2电极导致水分解从而产生H2这一现象发现以来,人们对利用太阳能分解水制氢--或者说将太阳能直接转换为化学能的研究一直在作不懈的努力.水是一种非常稳定的化合物.从水这一反应物到氢气和氧气产物的变化,是一个能量增大的非自发反应过程.在标准状态下若要把1mol的水分解为氢气和氧气,则需237kJ的能量.光解水能否实用化最终将取决于能量转化效率.人们研究了TiO2及各种过渡金属氧化物的光解水特性,其中大多数仅能吸收紫外线.紫外线在太阳光中只占3-5％左右,因此如何创制高效吸收和转换可见光的光解水催化剂则成为该研究的关键.近几年来,研究发现了某些金属氮化物和金属氮氧化物对可见光有良好的吸收和响应,展现了诱人的前景。本文研究太阳能光解水制氢技术。
  • 摘要：本文介绍压力型水电解制氢装置的优化设计.笔者于去年提出了二项国家专利,其基本思路是,①改进压滤式电解槽的结构和装配工艺,将开车槽温引起的尺寸变化在电解槽内部,通过均匀和减小垫片的受力,提高电解槽使用寿命.②使电解槽与制氢框架合并,提高设备集成度.③将碱液循环泵、碱液过滤器等设备和相关的仪器仪表移到辅助间,取消部分设备、仪表的防爆要求.④延长分离器碱液回流管道,利用与环境的温度差达到碱液的自然冷却,减少乃至取消冷却水系统.⑤分离器的液位控制与气体的压力控制分开,提高装置操作安全性。
  • 摘要：掺杂是对半导体光催化剂进行改性并进一步提高其光催化性能的重要途径.本文主要研究了稀土La作为掺杂元素时不同的掺杂量和助催化剂CoO的负载量对钛酸锶光催化性能的影响。
  • 摘要：自从1972年,Fujishima等实现以TiO2电极在紫外光下分解水制氢以来,光催化制氢在理论及应用上都取得极大进展.2001年邹志刚等在世界上首次实现了可见光分解纯水制氢,更加激起了研究者们向太阳能要氢能的热情.在各种光催化剂中,基于TiO2的改性研究最为广泛,但其较低的导带位置(-0.1Vvs.NHE)决定了其较低的光还原水制氢活性.氧化钽类催化剂由于其更负的导带位置(-0.3Vvs.NHE)而受到广泛关注,但其带隙约4.0eV,需对其进行改性使其具有可见光响应.以阴离子如N等对其掺杂改性,如TaON在可见光下制氢已有报道.但以过渡金属阳离子掺杂对Ta2O5进行改性未见有相关报道.本研究结果表明,在可见光下,制约光催化产氢活性的瓶颈是能量足以还原水制氢的光生电子数量过少,而催化剂中存在的缺陷位将进一步降低其可见光活性.寻找最佳带隙并具有良好结晶度的光催化剂以最大限度获取可以利用的光生电子依然是未来研究工作的重点。
  • 摘要：本文从硼氢化钠催化水解制氢的实际应用出发,考察了溶液的储存寿命、水解的基本性能、催化剂的活性与稳定性以及副产物偏硼酸钠对溶液产氢量的影响等.研究结果表明,在硼氢化钠溶液中加入5％左右的NaOH就能得到非常好的稳定存放效果;以717阴离子交换树脂为载体的Ru催化剂具有高催化活性与稳定性,其对应的反应活化能约为49.0kJ·mol-1.采用热重和X射线粉体衍射等对副产物含水量及其结构进行了分析,结果表明,1分子的副产物NaBO2通常能结合2～4分子的水,以Na2B2O4·8H2O和NaBO2·2H2O形式存在.受NaBO2结晶水的限制,硼氢化钠溶液的产氢量一般不超过7.3wt％。
  • 摘要：生物质在超临界水中催化气化制氢是近年来发展起来的新型制氢工艺,可直接处理含水量高的湿生物质,气化率高,过程清洁无污染,具有很好的发展前景和经济优势.美国、德国、日本及我国都已经开展相应的研究工作.生物质在超临界水中气化的过程中,催化剂对其制氢效果影响很大,不同的催化剂的加入可以产生不同的气化结果.Ca和K等碱性催化剂相对比较廉价,并且可以减少CO的生成、提高H2的产量.许多学者对Ca和K等碱性催化剂的作用作了详细的研究,指出反应速率要比不加入催化剂时高出很多.研究结果表明K2CO3和Ca(OH)2对纤维素在超临界水中的气化有明显的催化作用,并且两种催化剂的加入都有一最佳值;K2CO3和Ca(OH)2混合使用时催化效果更佳,产氢量约为不加入催化剂时的2.5倍,比单独加入K2CO3和Ca(OH)2时也要分别提高25％和45％;温度的提高可抑制甲烷化反应,明显提高产氢效果。
  • 摘要：厌氧生物过程中,pH值是控制因素之一.生物培养基中通常都有缓冲剂,来减少培养初期大的pH值波动.在厌氧反应器中pH值和其稳定性非常重要.然而,碳酸盐与厌氧系统中的另一气态末端产物CO2有关.培养中由于碳酸盐的溶解性,碳酸盐浓度的增加会导致产气阶段CO2含量的增加.减少碳酸盐的流入浓度或用磷酸盐替代碳酸盐应该可以增加氢气的含量.本文探讨缓冲液对发酵产氢细菌的消化气体氢含量的影响。
  • 摘要：在众多的储氢材料中,镁(Mg)由于成本低廉、在地壳中含量丰富以及高理论储氢容量(7.6wt％)而受到广泛关注.然而由热力学性质所决定的过高的放氢温度和缓慢的吸/放氢速率阻碍了镁的储氢应用.在各种改善Mg的储氢性能的方法中,添加复合相并实施机械球磨是最简便有效的方法,复合相包括:过渡族金属,储氢合金,金属氧化物,金属氢化物和石墨等.最近,我们发现在Mg中添加单壁纳米碳管比添加其它炭或非炭材料,如活性炭,碳黑,富勒烯,石墨以及氮化硼纳米管等,可获得更优良的储氢性能.本工作研究了纳米碳管制备过程中引入的金属催化剂以及碳管对Mg储氢性能的影响,并在结构和性能研究的基础之上提出了碳管和金属催化剂的催化机制。
  • 摘要：本文分别对以Li3N和LiNH2+2LiH为起点的储放氢性能进行了初步的研究.采用高压静态吸附仪对约4g重的Li3N样品的吸放氢性能进行测试,样品在180℃开始吸氢,在250℃左右吸氢迅速,首次吸氢量可达样品重量的11.2wt％,首次放氢量可达样品重量的5.27wt％,在320℃以上放氢迅速.球磨样品有利于加快吸放氢速度,提高可逆循环性能.采用TG对LiNH2+2LiH球磨样品和Li3N吸氢饱和样品进行放氢研究,实验结果表明前者放氢温度比后者放氢温度要低,前者在220℃左右放氢最为迅速,后者在255℃左右放氢最为迅速.较高的反应温度和较低的反应速度是制约Li-N-H体系应用的关键,要满足车载储氢要求,该体系还需更深入的研究。
  • 摘要：催化层(catalystlayer)是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心,主要由碳载纳米铂或铂合金催化剂微粒与全氟磺酸树脂(PFSAI)溶液经重铸混合而成.催化剂微粒与重铸的全氟磺酸电解质薄层所构成的界面为实现电流输出的电化学反应提供场所,因此这一界面上电化学反应的动力学直接影响着PEMFC的功率输出.本文利用我们最近发展的纳米尺度电化学界面的"动态双电层"模型,研究了PEMFC阴极氧还原反应,探讨了纳米尺度电化学界面特殊性质对催化层动力学的影响.
  • 摘要：燃料电池将化学能直接转换成电能,由于燃料电池具有能量转换效率高、污染小、燃料多样化、噪音低、可靠性高及便于维护等优点,是公认的高效、清洁的发电技术.近年来,由于化石燃料资源短缺和环境污染日趋严重,各国对燃料电池的研究十分重视.美国<时代周刊>把燃料电池列为21世纪十大高新科技之首,燃料电池已被认为是21世纪极具应用前景的一种新型能源系统.虽然燃料电池有很诱人的优点,而且燃料电池的发展已有100多年的历史,但至今还没有一种燃料电池已经真正商品化,因此,燃料电池何时才能商品化是一个很受人关心的问题.除了一些技术问题外,目前各种燃料电池商业化的一个共同问题是价格问题.如PEMFC除了氢源的问题外,其他技术都已成熟,只是由于价格高而使其不易商业化.目前的PEMFC的价格在每千瓦800美元左右,而内燃机每千瓦只有50美元左右.而且,据专家估计,即使在PEMFC电动汽车的年产量为50万辆时,其价格还要在每千瓦300美元左右.美国能源部早就指出,PEMFC电动汽车要商品化,PEMFC的价格至少要降低到每千瓦100美元.由于燃料电池的价格在短期内不可能大幅度下降,因此,最先可能商品化的是小功率的燃料电池,因为小功率的电池对价格的忍受率较大,只要燃料电池的价格在每千瓦300美元左右,就可在小功率的应用场合与二次电池相竞争.而且,随着电子工业的日益发展,对电池的要求也越来越迫切,因此,发展小型燃料电池有较大的市场需求.由于DAFC用液体作燃料,因此最易制成小功率的燃料电池,所以,DAFC很可能率先商品化,我国应优先支持这种燃料电池的开发,以加速它的商品化的进程。
  • 摘要：随着社会经济的迅速发展,氢气在炼油、化工、冶金、电子等行业的用途越来越广泛,其用量也越来越大;同时氢气被公认为是解决环境污染问题的一种清洁燃料.目前,世界上所需的大部分氢气都是由化学法制得;最普遍采用的是天然气、石油蒸汽转化法制氢或煤气化法制氢;而且在今后相当长的时期内,利用化石能源制氢仍将是氢气的主要来源.本文主要讨论：1煤气化IGCC-SOFC循环联产氢电工艺，2乙烯裂解工艺，3乙烯裂解工艺与IGCC-SOFC工艺的联合。
  • 摘要：随着燃料电池技术的发展以及产业化,燃料电池测试技术也逐渐成熟.由于燃料电池本身的特点,对测试仪器的要求很高,如对测试系统的加热增湿,流量控制等.本文主要介绍了燃料电池的测试系统,活化系统及电压扫描系统的设计原则。
  • 摘要：全钒氧化还原液流电池(VRB)是一种新型的化学电源,以溶解在电解液中不同价态钒离子作为电池正极和负极活性物质,正极电解液和负极电解液分开储存,从原理上避免电池储存过程自放电现象,适合于大规模储能过程应用.由于全钒氧化还原液流电池对于风能、太阳能等可再生能源发电过程具有特殊重要意义,作为可再生能源利用过程关键技术在国际上得到优先发展.液流电池隔膜作用是防止正负极活性物质直接接触产生自放电,理想的液流电池隔膜对正负极活性物质具有良好的分隔性能,同时许可充放电过程中参与电荷传递的H+离子自由通过,减小电池内阻.本研究测定V4+和V5+两种离子通过不同离子交换膜时扩散系数,分别组成单电池,考察电池隔膜对电池自放电过程和电池效率影响,在此基础上建成全钒氧化还原液流电池堆,系统评价电池堆结构和电解液流体力学行为对电池充放电特性影响。
  • 摘要：以肼(N2H4)为液体燃料,质子交换膜(PEM)为电解质,Pt/C为电催化剂的直接肼燃料电池(DHFC)表现出比直接醇类燃料电池更高的开路电压.半池表征(CV)和单电池放电性能测试结果表明:肼容易发生电催化氧化反应,产物友好,催化剂无CO中毒问题,且在低温条件下更容易获得较高的开路电压和放电性能,为在特殊场所移动电源的需求提供了一种可能。
  • 摘要：质子交换膜燃料电池(PEMFC)正极生成水如不及时排除大量积水将淹没电极催化层使得氧气不能进入催化层发生还原反应取而代之的是H+得到电子还原为氢气,由于后者的还原电位比前者低1.23伏使得正极电位剧烈下降而产生所谓"负差效应".实际运行中质子交换膜燃料电池的水管理问题是一个复杂且迄今未很好解决的技术难题.我们在传统Pt/C电极的基础上添加MnO2制备成MnO2-Pt/C复合电极,在缺氧的情形下,由与氧还原反应(ORR)有着相近电位的MnO2的还原反应维持正极反应,从而消除负差效应[2].交流阻抗法是一种常用的电化学测试技术,该方法具有频率范围广、对体系扰动小的特点,是研究电极过程动力学、电极表面现象以及测定固体电解质电导率等的重要工具.本文就是采用交流阻抗法对MnO2-Pt/C复合电极进行研究,考察是否具有抗负差效应的能力。
  • 摘要：提高甲醇电化学催化氧化活性是直接甲醇燃料电池(DMFC)研究的一个热点,其中催化剂所用的载体对其性能影响较大.由于碳纳米管独特的结构,具有优良的导电性能、很大的比表面积、能够填充和吸附颗粒,并具有很高的稳定性,适宜作为催化剂的载体材料.Che等,将Pt修饰在碳纳米管内部和外表面,并定性地进行了甲醇催化氧化的研究.本文通过优化反应条件,选择丙酮作为反应体系,用浸渍还原法合成出了对甲醇氧化和抗中毒性能优于E-TEK的Pt/C的电催化剂.
  • 摘要：直接甲醇燃料电池具有能量转化效率高、无污染、无噪音、系统结构简单、能量密度高和燃料补充方便等优点,具有广泛的应用前景.目前,提高甲醇电催化氧化活性是直接甲醇燃料电池研究热点之一,其中催化剂所用的载体对其性能影响较大.炭气凝胶(Carbonaerogels,CAs)是一种新型纳米级多孔性非晶纳米材料,其比表面积大,微孔孔容小.二十世纪80年代末,R.W.Pekala等以间苯二酚和甲醛(resorcinol-formaldehyde,R-F)为原料,经溶胶-凝胶聚合、溶剂置换和超临界干燥首次成功地制备了R-F有机气凝胶,炭化后得到了CAs[2].CAs作为唯一具有导电性的气凝胶,已被应用于催化剂及其催化剂载体、燃料电池、超级电容器和锂离子电池等电化学能源储存与转换系统领域等.本文以CAs为载体,采用浸渍还原法制备了Pt载量为20wt％的Pt/CAs催化剂,通过XRD、TEM和催化剂进行了表征,并用循环伏安法测试了其对甲醇电催化氧化的性能。
  • 摘要：随着煤、石油等化石能源的日益枯竭,人类社会正面临着越来越严重的能源危机;在使用化石能源的过程中所产生的硫化物、氮氧化物以及CO2等已经给环境带来了巨大的破坏.质子交换膜燃料电池作为一种可再生、清洁无污染的新型能源正受到越来越多的关注.直接甲醇燃料电池(DMFC)是一种以液体甲醇为燃料的新型质子交换膜燃料电池,具有比功率高、可低温启动、清洁环保等优点,很有希望作为电动汽车、电动摩托车、电动轮椅车以及手提电脑等的动力电源,具有广阔的应用前景.催化剂是DMFC最重要的组件之一.目前,DMFC催化剂主要是Pt-Ru/C.而金属Pt和Ru都是稀贵金属,价格昂贵,而且,甲醇在被氧化过程中所产生的CO等中间产物易使催化剂中毒而失去催化活性.因而,寻求具有高催化活性、抗CO毒化,而且价格低廉的新型催化便成了研究工作者工作的重点.本文以氯铂酸、氯化钴和钨酸钠为原料用液相沉积还原法制备了Pt-Co-W/C三元催化剂,采用循环伏安法对催化剂的催化性能进行了研究,考察了不同环境温度、不同甲醇浓度、不同金属原子摩尔比对催化剂催化性能的影响.采用X射线衍射(XRD)对催化剂的晶体结构进行了表征。
  • 摘要：人类过渡消耗大化石类能源使得能源形式变得越来越严峻.为了缓解能源危机,利用生物质资源是一条行之有效的途径.而目前生物质利用的范围还比较局限,为了拓宽生物质的利用范围,人们把生物质利用与制氢工艺有机的结合起来.氢气作为一种绿色的能源,又是一种理想的低污染或零污染的车用能源.它的应用将大大的降低二氧化碳的排放量,进而缓解温室效应给人类带来的不利影响.目前乙醇蒸汽重整催化剂的考察,主要集中于Rh和Ni活性金属.而对于具有良好断键活性的Pd活性金属的考察报道较少.一些文献认为,Pd对于碳碳键的断裂具有理想的催化效果,这可以有效地提高乙醇脱氢产物乙醛的碳碳键断裂效率.本文是生物质乙醇蒸汽重整在Pd/Al2O3催化剂制氢考察研究。
  • 摘要：氢能源被认为是21世纪的理想能源.氢能利用的关键问题之一是大规模廉价制氢技术的开发.由于我国的石油和天然气资源相对匮乏,而煤炭资源储量较为丰富.因此,在未来相当长的一段时间内,煤气化仍然是大规模制取氢气的主要途径之一.目前,常规气化用煤主要是高阶煤如烟煤等,含水量大、热值低的褐煤、泥煤等利用较少,主要原因是其必须经过高能耗的干燥过程.此外,常规气化过程得到的是H2、CO和CO2为主的混合气,需要通过净化、变换和分离工艺才能得到氢气,因此,常规煤气化工艺比较复杂.利用超临界水(SCW,Supercriticalwater)作为低阶煤制氢介质,可以免去干燥过程,煤的热解、气化、净化、变换和分离过程在同一个反应器中完成,因此工艺过程简单;反应介质为水,成本低且易获取,热水可重复利用且无环境污染问题.Lin等首次报道了NaOH催化下Ca(OH)2和煤混合物在SCW中气化制氢的试验结果.本文以小龙潭褐煤为反应原料,依次经SCW热解、和气化制氢两个阶段进行反应,探讨KOH、CaO对煤热解、气化的影响,并与相同温度下的常压水蒸气气化过程进行了对比.

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