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基于流场调控的PEM电解槽多目标性能优化
1
作者 王亮 刘银萍 +8 位作者 饶云松 郭琳 宋暄 苑盛伟 李东芳 肖俊亮 齐豪 徐春明 徐泉 《石油学报(石油加工)》 北大核心 2026年第2期607-615,共9页
质子交换膜(PEM)电解槽作为清洁能源转换的关键技术,其效率和稳定性受到气-液传输和热管理等因素的限制。为了解决这些问题,建立多物理场稳态仿真系统,选取PEM电解槽阳极入口水流速0.05~0.50 m/s范围内的10个典型水流速点,对不同入口水... 质子交换膜(PEM)电解槽作为清洁能源转换的关键技术,其效率和稳定性受到气-液传输和热管理等因素的限制。为了解决这些问题,建立多物理场稳态仿真系统,选取PEM电解槽阳极入口水流速0.05~0.50 m/s范围内的10个典型水流速点,对不同入口水流速下PEM电解槽阳极催化层的速度场、温度场、氧气体积分数、液态水饱和度、电流密度、过电位和压降等关键参数进行定量分析对比。结果表明:适当提升进水流速能够显著改善氧气输运能力、降低过电位和提升电流密度,但过高水流速(0.40~0.50 m/s)可能引发局部氧气富集和气体阻塞,影响水管理效率和反应均匀性,同时导致整体温度偏低;而低水流速(0.05~0.15 m/s)下温度分布均匀且利于反应维持。因此,在传质效率、热管理与电化学性能之间实现最佳权衡下推荐阳极入口水流速为0.25 m/s,研究结果为PEM电解槽的流场结构优化和运行参数调控提供了理论依据。 展开更多
关键词 质子交换膜(PEM) 电解槽 蛇形流道 多物理场仿真 数值模拟
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光伏耦合制氢系统中电解槽机组协调运行策略
2
作者 李飞 花磊 +2 位作者 方益成 马铭遥 张兴 《太阳能学报》 北大核心 2026年第1期28-34,共7页
针对在波动光伏条件下电解槽可能会出现运行在非最佳运行区间导致的效率低下和频繁投切导致的电解槽寿命衰减等问题。首先提出一种基于最佳运行区间的混合功率分配策略,该策略采用改进的TOPSIS法来选择电解槽最佳运行区间,在此基础上通... 针对在波动光伏条件下电解槽可能会出现运行在非最佳运行区间导致的效率低下和频繁投切导致的电解槽寿命衰减等问题。首先提出一种基于最佳运行区间的混合功率分配策略,该策略采用改进的TOPSIS法来选择电解槽最佳运行区间,在此基础上通过依次分配和平均分配相结合的方式分配各电解槽运行功率,以提高各机组在最佳运行区间内的平均运行时长,提升电解槽机组的总体效率。同时提出一种基于底层循环切换的电解槽机组变滞环投切的策略,通过扩大功率滞环区间以增强机组承受功率波动的能力及依次启停各电解槽的方式以降低电解槽机组总启停次数,并均匀分配阵列中各电解槽的启停次数,延长电解槽机组的寿命。最后,通过仿真验证策略的有效性。 展开更多
关键词 光伏 制氢 电解槽 混合功率分配 滞环投切策略 最优工作区间
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燃料电池汽车氢气泄漏扩散分区域数值研究
3
作者 张艺凡 叶芳 +2 位作者 郭航 陈浩 张惟博 《太阳能学报》 北大核心 2026年第2期748-753,共6页
利用计算流体力学(CFD)工具,结合当前氢燃料电池汽车的代表产品丰田第二代Mirai车型,通过改变操作条件和环境工况对氢气在底盘区域和整车区域的泄漏及扩散进行数值模拟,研究泄漏位置、环境温度、通风条件对氢气泄漏扩散的影响。结果表明... 利用计算流体力学(CFD)工具,结合当前氢燃料电池汽车的代表产品丰田第二代Mirai车型,通过改变操作条件和环境工况对氢气在底盘区域和整车区域的泄漏及扩散进行数值模拟,研究泄漏位置、环境温度、通风条件对氢气泄漏扩散的影响。结果表明:氢气在障碍物较少的情况下扩散较为平稳,在障碍物较多的情况下会产生氢气聚积。环境温度的升高会使分子运动更加剧烈,使得氢气在相同时间内扩散范围更大,但整体上环境温度对氢气泄漏扩散的影响作用较小。增设通风条件会促进氢气与空气的融合,且随着通风口数量的增加,氢气扩散效果更为显著,但增设通风条件后,会使车内氢气体积分数在更短时间内达到可燃浓度下限。 展开更多
关键词 氢气 泄漏 扩散 数值模拟 氢燃料电池汽车
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一种基于PatchTST模型的燃料电池老化趋势预测方法
4
作者 施永 胡芝龙 +3 位作者 谢缔 汪亮亮 姚继刚 苏建徽 《太阳能学报》 北大核心 2026年第2期761-767,共7页
提出一种基于PatchTST模型的燃料电池老化趋势预测方法,该方法通过将时间序列数据划分为多个局部时间窗口,并结合Transformer结构捕捉长短期依赖关系,可实现对燃料电池老化趋势的精确预测。在实验中,选取稳态和准动态工况下,分别采用训... 提出一种基于PatchTST模型的燃料电池老化趋势预测方法,该方法通过将时间序列数据划分为多个局部时间窗口,并结合Transformer结构捕捉长短期依赖关系,可实现对燃料电池老化趋势的精确预测。在实验中,选取稳态和准动态工况下,分别采用训练集占比为50%、60%和70%的数据进行模型训练,并预测未来50 h、100 h和150 h的老化趋势。通过URMSE和UMAE等误差评估指标分析结果表明,当FC1数据集的训练集占比为60%、FC2数据集的训练集占比为50%时,模型的预测误差最小。尽管随着预测时长的增加误差有所增大,但整体表现仍较为稳定。在FC1数据集分别按50%和60%比例划分的预测条件下,PatchTST模型的预测误差小于Informer、Trasnformer、GRU和LSTM模型。 展开更多
关键词 燃料电池 时序分析 老化 预测 自注意力机制 PatchTST
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基于多参数协同优化的碱性水电解制氢系统性能研究
5
作者 向玲 卢晓晨 +2 位作者 陈杨 杨鑫 胡爱军 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期416-428,共13页
针对碱性水电解过程中多参数耦合影响难以准确评估的问题,提出一种基于响应面法(RSM)与多目标粒子群优化算法(MOPSO)的参数协同优化策略,实现了系统性能指标的有效提升。利用响应面法构建多参数与关键性能指标之间的近似模型,在降低计... 针对碱性水电解过程中多参数耦合影响难以准确评估的问题,提出一种基于响应面法(RSM)与多目标粒子群优化算法(MOPSO)的参数协同优化策略,实现了系统性能指标的有效提升。利用响应面法构建多参数与关键性能指标之间的近似模型,在降低计算成本的同时保留系统特性;引入MOPSO算法,兼顾电流密度、氢气分压与比能耗等目标函数,实现全局多目标寻优。基于该优化策略,建立以单个电解小室为核心的多物理场耦合仿真模型,系统分析温度、浓度及流速等工艺参数对产氢性能的影响。研究结果表明:通过参数优化,平均电流密度最高提升了40.3%,氢气分压最高提升了3.8%,而比能耗最高降低了23%。 展开更多
关键词 碱性水电解制氢 电解小室 多物理场仿真 氢气 多参数优化
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计及需求响应与多目标优化的风光氢储综合能源系统容量配置研究
6
作者 安源 施宗链 +2 位作者 冯昊彤 赵亭玉 李洋 《太阳能学报》 北大核心 2026年第2期244-254,共11页
为实现新能源的高消纳,减少碳排放,该文通过电解水制氢与氢气甲烷化技术、电锅炉与燃气轮机等设备将电网与热网紧密联系。首先,对综合能源系统中各单元进行建模;其次,引入需求侧响应,将其分为价格型需求响应与替代型需求响应;然后,考虑... 为实现新能源的高消纳,减少碳排放,该文通过电解水制氢与氢气甲烷化技术、电锅炉与燃气轮机等设备将电网与热网紧密联系。首先,对综合能源系统中各单元进行建模;其次,引入需求侧响应,将其分为价格型需求响应与替代型需求响应;然后,考虑系统的能量流动特性,对各单元运行状况进行约束;最后,综合考虑可靠性、经济性、环保性及弃电率,建立多目标下综合能源系统容量配置策略。在此基础上,用Matlab中的商业求解器CPLEX对模型的容量配置进行求解,分析在有无需求响应和有无储能的情况下,对系统容量配置的影响,采用恶劣天气,对已配置容量的可靠性与经济性进行验证,结果表明该容量配置在恶劣情况下,仍能在仅失去较少负荷的情况下有良好的经济性和较高的风光消纳率。 展开更多
关键词 综合能源系统 多目标优化 需求响应 容量配置 氢能系统
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绿色氢气供应链建模与优化研究进展
7
作者 王鑫 崔子元 +3 位作者 马小娟 林海 张凌玮 王彧斐 《洁净煤技术》 北大核心 2026年第2期310-326,共17页
氢气作为一种低碳能源载体,对于推动难以减排行业的脱碳起着关键作用。随着全球能源转型进程的加速以及氢能在各领域应用的拓展,构建高效稳定的氢气供应链成为氢能规模化应用的关键前提。绿色可再生能源如风光等与传统氢气供应链耦合不... 氢气作为一种低碳能源载体,对于推动难以减排行业的脱碳起着关键作用。随着全球能源转型进程的加速以及氢能在各领域应用的拓展,构建高效稳定的氢气供应链成为氢能规模化应用的关键前提。绿色可再生能源如风光等与传统氢气供应链耦合不仅能减少弃风弃光和资源浪费,还能提高低碳电力系统运行的灵活性。近年来,对绿色氢气供应链优化的研究进展迅速。通过对绿色氢气供应链的建模与优化方法进行系统的分类和分析,可以确定研究中忽略的细节和存在的差距。经由对绿色氢气供应链网络各环节的系统梳理,阐明了其耦合关系并评估了关键技术。从绿色氢气供应链网络设计优化及运营优化2个维度对相关文献进行了回顾与评论。指出了当前研究在多周期规划、多目标权衡及协同优化方面已经取得的显著进展,但在转化单元及运输单元的精细化建模以及高时间分辨率的网络设计与运营策略的耦合方面仍存在不足。进一步地,系统梳理了数学模型的共性特征,对决策变量、评价指标和系统常见的约束进行了总结。同时,详细地评述了通用的建模与优化方法,对数学规划法、多目标优化算法以及不确定性建模方法的应用场景与特点进行了对比分析。最后,从全链条精细化建模、多时间尺度耦合等方面指出了现有工作的不足,并对未来的研究方向进行了展望。 展开更多
关键词 氢气供应链 可再生能源 系统建模 优化 可持续性
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高压氢气泄漏扩散数值仿真模型验证研究
8
作者 李格升 范小禹 +1 位作者 张丁然 江茂强 《安全与环境学报》 北大核心 2026年第2期736-746,共11页
针对高压氢气泄漏扩散风险的高精度预测需求,基于多组经典试验数据,系统验证了商业软件ANSYS FLUENT中的五种虚喷嘴模型与五种湍流模型的耦合适用性。通过对比分析虚喷嘴模型,发现Yuceil2002模型对远场区域(≥5 m)氢气摩尔分数分布的预... 针对高压氢气泄漏扩散风险的高精度预测需求,基于多组经典试验数据,系统验证了商业软件ANSYS FLUENT中的五种虚喷嘴模型与五种湍流模型的耦合适用性。通过对比分析虚喷嘴模型,发现Yuceil2002模型对远场区域(≥5 m)氢气摩尔分数分布的预测与试验值的吻合度最优,而Birch1987与Schefer2007模型在出口区域(<1 m)精度较高。针对湍流模型,标准k-ε与k-ω模型在射流初始阶段(<5 m)计算效率与精度较优,而RNG k-ε模型在远场(≥5 m)预测更接近试验值。通过耦合RNG k-ε湍流模型与Yuceil2002虚喷嘴模型,验证了氢气摩尔分数稀释至安全阈值(4%)的距离与泄漏压力呈线性正相关,并提出多尺度泄漏场景的模型选择准则:短距离(<5 m)推荐Birch1987与RNG k-ω组合,长距离(≥5 m)采用Yuceil2002与RNG k-ε组合。研究成果揭示了高压氢气泄漏扩散的仿真模型适用边界,为氢能设施的安全间距设计、泄漏应急响应及风险评估的高精度仿真研究提供了支撑。 展开更多
关键词 安全工程 氢气泄漏 氢气扩散 虚喷嘴模型 湍流模型 数值仿真
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质子交换膜燃料电池变截面收缩流场性能数值模拟与优化
9
作者 谭伟 高帅 +2 位作者 张曜涵 马国栋 马克 《重庆理工大学学报(自然科学)》 北大核心 2026年第3期239-246,共8页
质子交换膜燃料电池(PEMFC)双极板结构对反应气体的传质特性具有重要影响。常用的普通平形流场结构由于气体进出口浓度的变化导致尾端的传质性能下降,影响电池的整体性能,而变截面流道可优化反应气体在流道内的分布,有效提升传质性能。... 质子交换膜燃料电池(PEMFC)双极板结构对反应气体的传质特性具有重要影响。常用的普通平形流场结构由于气体进出口浓度的变化导致尾端的传质性能下降,影响电池的整体性能,而变截面流道可优化反应气体在流道内的分布,有效提升传质性能。为此,结合流场的加工工艺设计了3种变截面的流场结构,采用COMSOL进行三维多物理场数值模拟,对比分析了燃料电池的极化与功率密度曲线、膜内电流密度、氧气分布、水分布和压降性能。仿真结果表明:第三种收缩流场相比于其他结构,能够改善电池的氧分布均匀性,减少水分以及提高水的均匀性,强化电池内部的传质特性;采用遗传算法对第三种收缩流场高度进行结构参数优化后,收缩流场高度为0.754 mm,功率密度相比于普通平行流场结构提高5.35%。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 变截面收缩流场 结构优化 遗传算法
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“氢能-储能”专刊寄语
10
作者 李印实 《能源研究与管理》 2026年第1期I0002-I0002,F0002,共2页
值此《能源研究与管理》2026年第1期“氢能-储能”专刊付梓之际,作为本刊专刊顾问,我谨向所有致力于这一战略前沿领域的科研工作者与产业践行者致以诚挚敬意。翻开征稿启事,全球可再生能源装机高占比与高弃电率揭示出转型中的深层矛盾... 值此《能源研究与管理》2026年第1期“氢能-储能”专刊付梓之际,作为本刊专刊顾问,我谨向所有致力于这一战略前沿领域的科研工作者与产业践行者致以诚挚敬意。翻开征稿启事,全球可再生能源装机高占比与高弃电率揭示出转型中的深层矛盾令人警醒亦催人奋进。氢能与储能技术的革新发展,正是破解这一困局的钥匙。储能技术以毫秒至数日的响应尺度,构筑电力系统的柔性屏障;氢能则以跨季节、跨地域的储存能力,打通从电力到化工、交通、冶金等行业的能源链条。 展开更多
关键词 可再生能源 氢能技术 储存能力 专刊 储能技术
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协同视角下发电企业能力建设研究
11
作者 李银生 唐文哲 《水力发电学报》 北大核心 2026年第3期59-71,共13页
我国发电企业面临规模化增长、低碳化转型和市场化改革等多重因素叠加的机遇和考验,亟需发电企业通过能力建设应对以上挑战。但现有研究对于如何进行系统性企业能力建设以提高企业绩效仍较为欠缺,并缺乏实证支持。本文系统分析中国发电... 我国发电企业面临规模化增长、低碳化转型和市场化改革等多重因素叠加的机遇和考验,亟需发电企业通过能力建设应对以上挑战。但现有研究对于如何进行系统性企业能力建设以提高企业绩效仍较为欠缺,并缺乏实证支持。本文系统分析中国发电企业能力建设现状,创新整合战略协同和组织协同视角,提出并验证了协同视角下发电企业能力建设模型,揭示了战略协同、组织协同、能力建设、企业绩效和可持续发展的作用机理,识别出3种作用路径:战略协同→工程技术能力→企业绩效;战略协同→组织协同→学习创新能力→企业绩效/可持续发展水平;战略协同→组织协同→学习创新能力→经营管理能力/工程技术能力→企业绩效/可持续发展水平。结合案例分析,提出了发电企业能力建设策略建议。以上成果可为发电企业能力建设提供理论与实践指导。 展开更多
关键词 发电企业 战略协同 组织协同 能力建设 企业绩效
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“双碳”背景下全球典型氢能示范工程分析
12
作者 李建林 刘文博 +3 位作者 梁忠豪 胡笳扬 乔颖 林今 《电力自动化设备》 北大核心 2026年第2期1-11,共11页
为了探究氢能规模化应用前景,全球多国竞相布局氢能项目。现有研究尚缺乏针对全球氢能示范项目技术路线多元、技术成熟度梯度化、市场应用规模有限等关键问题的系统性梳理与分析。为此,梳理39个国家的383个氢能示范项目的关键特征和制... 为了探究氢能规模化应用前景,全球多国竞相布局氢能项目。现有研究尚缺乏针对全球氢能示范项目技术路线多元、技术成熟度梯度化、市场应用规模有限等关键问题的系统性梳理与分析。为此,梳理39个国家的383个氢能示范项目的关键特征和制氢技术,并分析其技术特点及应用现状,进而探讨示范项目所反映的氢能技术未来发展趋势;以德国、美国、日本、中国为代表,分析其典型氢能示范项目的技术路径、政策支持、产业化进展,总结不同应用场景下的实践经验与挑战;在此基础上,通过跨国比较与协同分析,对全球氢能产业的发展现状进行评估。 展开更多
关键词 “双碳”目标 氢能 示范工程 案例分析 技术路径
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立式放置Ⅳ型储氢气瓶火烧传热特性数值仿真
13
作者 陈亮 肖晓萍 +5 位作者 王志远 李介普 李翔 王璇 郭勇 黄小宇 《燃烧科学与技术》 北大核心 2026年第2期211-219,共9页
为提升氢能重型卡车在火灾工况下的安全性,本文针对立式放置的70 MPa Ⅳ型储氢气瓶开展了火烧条件下的传热特性数值仿真.建立了基于CFD的三维耦合传热模型,并在验证基础上对气瓶在火烧条件下的温度与压力演化规律进行仿真分析,系统探讨... 为提升氢能重型卡车在火灾工况下的安全性,本文针对立式放置的70 MPa Ⅳ型储氢气瓶开展了火烧条件下的传热特性数值仿真.建立了基于CFD的三维耦合传热模型,并在验证基础上对气瓶在火烧条件下的温度与压力演化规律进行仿真分析,系统探讨了放置方式、气瓶结构、充装介质及初始充装压力等因素的影响.结果表明:在相同火烧条件下,立式放置储氢气瓶因形成稳定的垂直自然对流,其温度和压力增长率分别较卧式高0.6%和0.5%,显著增加了其在长时间火烧下的失效风险;Ⅲ型气瓶内部介质的温度和压力增长率均高于Ⅳ型气瓶;充装氢气相较空气仅引起气瓶内温度升高1.75 K、压力升高0.09 MPa,影响较小;初始充装压力越低,气瓶内介质的温度增长幅度越大,压力增长幅度越小.研究结果可为储氢气瓶的火灾安全评估与结构优化设计提供理论支撑. 展开更多
关键词 立式放置 储氢气瓶 火灾工况 传热特性 CFD仿真
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电解水制氢装置聚合模型及其在电力系统运行模拟中的应用
14
作者 倪瓒 邵成成 +1 位作者 王秀丽 王锡凡 《中国电机工程学报》 北大核心 2026年第1期232-242,I0017,共12页
随着化石燃料快速消耗,全球环境污染日趋严重,以风能为代表的新能源发展规模不断扩大。作为一种缓解因风光不确定性导致弃电问题的有效手段,电解水制氢技术在以新能源为主导的电力系统中发挥关键作用。由于其工作状态的特殊性,电解水制... 随着化石燃料快速消耗,全球环境污染日趋严重,以风能为代表的新能源发展规模不断扩大。作为一种缓解因风光不确定性导致弃电问题的有效手段,电解水制氢技术在以新能源为主导的电力系统中发挥关键作用。由于其工作状态的特殊性,电解水制氢装置的模型涉及众多变量和复杂约束,增加了运行模拟问题的求解难度。该文针对制氢装置提出一种基于整数变量的聚合建模方法,减少变量数量、提高求解效率;通过改进的IEEE-RTS79算例验证所提聚合方法的有效性,对比不同规模和不同参数下聚合方法的求解效果。该方法能够准确模拟电解水制氢装置的多状态运行特性,以较高精度实现求解的加速,为求解含大规模电解水制氢装置的电力系统优化问题提供有力支撑。 展开更多
关键词 电解水制氢 多状态 整数变量 聚合模型 大规模
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贵金属催化剂制备及其有机液态载体催化加氢性能
15
作者 张梦嫄 张沁蓉 +6 位作者 沈国强 刘雪梅 薛康 高睿杰 张香文 邹吉军 潘伦 《洁净煤技术》 北大核心 2026年第2期108-118,共11页
氢能作为质量热值高、清洁的可再生能源,在交通、化工、航空航天等领域展现出广阔应用前景。为实现能源安全与“双碳”目标,发展可再生氢能及其储运技术成为关键环节。有机液体储氢(LOHC)以其高密度氢储存能力、良好热力学性质和兼容现... 氢能作为质量热值高、清洁的可再生能源,在交通、化工、航空航天等领域展现出广阔应用前景。为实现能源安全与“双碳”目标,发展可再生氢能及其储运技术成为关键环节。有机液体储氢(LOHC)以其高密度氢储存能力、良好热力学性质和兼容现有燃料基础设施的优势,成为绿氢储运的重要方式之一。然而,其加氢/脱氢效率高度依赖催化剂性能,现有研究多聚焦单一贵金属催化剂的开发,但因制备方法、载体特性及反应条件差异导致活性数据难以横向对比,制约了构效关系的深入解析与高效催化剂的优化设计。面向有机液体载体高效加氢的需求,以单苄基甲苯(H0-MBT)和二苄基甲苯(H0-DBT)为反应底物,采用过量浸渍法平行制备了Ru/Al_(2)O_(3)、Rh/Al_(2)O_(3)、Pd/Al_(2)O_(3)和Pt/Al_(2)O_(3)贵金属加氢催化剂。通过TEM、H_(2)-TPR、N_(2)吸附-脱附、XRD和XPS等手段系统表征其物理化学性质,并对其催化加氢性能进行了系统比较研究。结果表明:Pt/Al_(2)O_(3)因γ-Al_(2)O_(3)表面五配位Al^(^(3+))位的强锚定作用,金属分散性最佳、平均粒径最小(<2 nm)。催化加氢反应性能显示,Pt/Al_(2)O_(3)活性最高,完全加氢时间分别为80 min和120 min,显著优于其他贵金属催化剂。在催化剂负载Pt质量分数为0.5%、5 MPa H_(2)、600 r/min条件下,H0-MBT和H0-DBT的最佳反应温度分别为160℃和180℃。该研究为高效LOHC加氢催化剂设计与工艺优化提供了基础数据支撑。 展开更多
关键词 有机液态储氢技术 苄基甲苯 加氢催化剂 氧化铝 活性
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富氢气氛下赤铁矿非等温还原特性及动力学分析
16
作者 曹泽水 徐强 +4 位作者 康浩鹏 卢煦旸 史健 陈斌 郭烈锦 《化工进展》 北大核心 2026年第2期1181-1189,共9页
富氢炼铁技术因具有反应速率快、减排效果显著等优势而备受关注,被视为钢铁工业实现绿色低碳发展的重要技术路径。然而,适宜的富氢比例及反应过程中的温度变化是影响赤铁矿还原速率及还原度的关键因素。本文利用热重分析仪深入研究了富... 富氢炼铁技术因具有反应速率快、减排效果显著等优势而备受关注,被视为钢铁工业实现绿色低碳发展的重要技术路径。然而,适宜的富氢比例及反应过程中的温度变化是影响赤铁矿还原速率及还原度的关键因素。本文利用热重分析仪深入研究了富氢条件下赤铁矿的非等温还原特性及动力学机理。采用非对称双S型函数,对赤铁矿的还原速率曲线反卷积处理,将铁氧化物还原过程中相互关联的各个步骤成功解耦。通过X射线衍射及参考强度比法,对比分析了3种升温速率条件下代表性节点的物相组成及含量。在不同升温速率得到的反卷积数据的基础上,采用模型匹配法与无模型方法计算得到每个还原步骤的平均活化能(118.00kJ/mol,82.99kJ/mol)及动力学模型,动力学模型为自由成核(n=2),为富氢炼铁技术的优化提供了重要的理论依据。 展开更多
关键词 氢 还原 反应动力学 动力学模型 反卷积
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KOH改性活性炭与炭黑协同催化甲烷裂解制氢及积碳特征分析
17
作者 王晨凯 杨丽 +2 位作者 徐浩轩 李莹 刘方 《洁净煤技术》 北大核心 2026年第3期55-65,共11页
为构建高效、可规模化的非金属催化甲烷裂解制氢体系并实现氢气与高附加值固体碳材料协同产出,以活性炭(AC)为基体,构建KOH改性活性炭与炭黑(CB)负载复合催化剂,系统研究了KOH质量分数、脱钾处理及炭黑负载对甲烷裂解性能及碳产物结构... 为构建高效、可规模化的非金属催化甲烷裂解制氢体系并实现氢气与高附加值固体碳材料协同产出,以活性炭(AC)为基体,构建KOH改性活性炭与炭黑(CB)负载复合催化剂,系统研究了KOH质量分数、脱钾处理及炭黑负载对甲烷裂解性能及碳产物结构的影响。采用KOH活化调控孔结构与缺陷位点,结合超声分散实现炭黑负载与界面耦合,进一步通过2轮超声水洗制备脱钾对照样品;在固定床石英管反应器中于950℃条件下评价甲烷裂解性能,结合XRD、FTIR、BET及SEM/TEM等表征解析催化剂材料结构演化与积碳形貌。结果表明:KOH改性可显著提升催化活性,刻蚀/活化引入的缺陷、边缘位点与孔结构重构为CH_(4)初始吸附与裂解提供更多反应位点;脱钾后比表面积虽增大,但转化率明显下降,说明残留K物种并非仅通过孔结构贡献活性,而在CH_(4)活化中发挥关键化学促进作用,通过增强碳表面极性/碱性特征并调控局部电子环境促进初始C—H断裂。炭黑负载虽使初始活性略有下降,但整体性能仍优于未改性样品,其中炭黑负载6 h时催化剂50 min转化率约30%,高于2 h组的27%;形貌表征显示复合体系反应后形成管径约50 nm的丝状/管状碳(类CNT),可部分替代块状无序积碳并缓解孔口快速堵塞。研究揭示了“KOH刻蚀–K物种–炭黑导电”协同调控孔结构与碳沉积形貌的机制,实现了甲烷制氢与高附加值碳材料共生产。 展开更多
关键词 甲烷裂解 活性炭 炭黑负载 碳产物 结构调控
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面向循环经济发展的绿氢制备及应用技术
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作者 江昆 张前 +3 位作者 吴凯 郑元波 余秦伟 杨建明 《精细化工》 北大核心 2026年第1期1-11,34,共12页
随着全球气候变化问题的日益严峻,各国普遍认识到面向循环经济发展绿色氢能是破解资源环境约束难题、应对气候变化的重要途径之一。绿氢作为一种“零碳氢气”,主要来源于生物质制氢、电解水制氢及光解水制氢等过程,其应用形式包括氢燃... 随着全球气候变化问题的日益严峻,各国普遍认识到面向循环经济发展绿色氢能是破解资源环境约束难题、应对气候变化的重要途径之一。绿氢作为一种“零碳氢气”,主要来源于生物质制氢、电解水制氢及光解水制氢等过程,其应用形式包括氢燃料电池、氢内燃机和工业用氢等,其中氢燃料电池是最具发展潜力的氢能利用技术。该文综述了各种绿氢制取技术的工作原理及优缺点,对比了不同氢燃料电池的性能差异及应用领域,归纳了现阶段氢能制取和利用技术的优势、瓶颈及未来的发展方向。未来绿氢技术可聚焦于:生物制氢开发高效催化剂及发酵工艺;电解水制氢/光解水制氢/氢燃料电池突破材料限制,降本增效;绿氢耦合绿氨储运协同破解输运瓶颈,推动多场景的规模化应用。 展开更多
关键词 氢能 循环经济 绿氢制取技术 氢资源利用 氢燃料电池
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生物质电化学转化耦合水电解节能产氢
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作者 雷睿鹏 应芝 +2 位作者 郑晓园 豆斌林 崔国民 《洁净煤技术》 北大核心 2026年第2期339-352,共14页
在全球“双碳”目标背景下,利用可再生能源电力驱动电解水与生物质电化学转化,可协同生产绿氢与高附加值化学品,既有助于间歇性可再生能源以化学能形式高效存储,又提升了生物质利用的经济可持续性,具有重要战略意义。系统综述了生物质... 在全球“双碳”目标背景下,利用可再生能源电力驱动电解水与生物质电化学转化,可协同生产绿氢与高附加值化学品,既有助于间歇性可再生能源以化学能形式高效存储,又提升了生物质利用的经济可持续性,具有重要战略意义。系统综述了生物质电化学转化耦合水电解制氢技术,利用原始生物质及其衍生物(醇类、呋喃类、木质素、生物炭等)的氧化反应替代析氧反应,在低能耗产氢的同时,联产甲酸、2,5-呋喃二甲酸及功能炭等高值化学品,实现能源转化与资源循环的协同优化。该技术凭借热力学与动力学优势,通过催化剂设计与新型电解装置开发,在千瓦级工业电流密度下实现稳定运行,验证了工程可行性。然而,当前仍存在原料异质性导致选择性控制困难、阳极催化剂易钝化与寿命短、规模化传质与产物分离成本高昂三大瓶颈。未来突破方向需聚焦高活性、高选择性和高稳定性电催化剂设计,电解反应器与工艺系统创新,基于原位动态过程的反应机理研究以及全流程系统集成与工艺耦合,从而推动该技术从实验室走向规模化应用,为绿色氢能与生物质精炼的融合发展提供系统解决方案。 展开更多
关键词 生物质 制氢 电解水 电化学氧化 反应耦合
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液氢加氢站的液氢储罐转注过程动态模拟
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作者 杨靖丞 沈瑾 +7 位作者 王维博 吴昊 王佳伟 胡赟 韩一松 朱绍伟 薛明喆 张存满 《同济大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期128-137,共10页
为了解决目前液氢加氢站用液氢增压泵入口处液氢因压力不足导致产生闪蒸现象从而威胁液氢增压泵的稳定运行的问题,进行液氢加氢站内液氢储罐转注过程的动态模拟,并提出针对液氢储罐内的压力管理策略。利用MatLab软件平台,建立了耦合液... 为了解决目前液氢加氢站用液氢增压泵入口处液氢因压力不足导致产生闪蒸现象从而威胁液氢增压泵的稳定运行的问题,进行液氢加氢站内液氢储罐转注过程的动态模拟,并提出针对液氢储罐内的压力管理策略。利用MatLab软件平台,建立了耦合液氢增压泵蒸发气回流与自增压的液氢储罐转注过程热力学模型。分析了液氢转注过程中压力温度变化规律,提出了一套预防液氢储罐内液氢产生闪蒸现象为目标的压力管理策略,并对压力管理策略中的自增压目标压力进行优化,得到了最优的目标压力。可为液氢加氢站中液氢转注过程的自增压程序的编写提供理论指导。 展开更多
关键词 液氢储罐 蒸发气 转注 压力管理策略
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