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过渡金属磷化物电解海水制氢的研究进展
1
作者 童晓青 陶梅平 《现代化工》 北大核心 2025年第2期73-78,共6页
简要介绍了海水电催化过程的反应机理,包括阴极析氢反应、阳极析氧反应和竞争析氯反应。综述了近年来过渡金属磷化物海水电解催化剂的研究进展,包括元素掺杂、二元金属磷化物和构建过渡金属磷化物异质结等,对未来过渡金属磷化物电解海... 简要介绍了海水电催化过程的反应机理,包括阴极析氢反应、阳极析氧反应和竞争析氯反应。综述了近年来过渡金属磷化物海水电解催化剂的研究进展,包括元素掺杂、二元金属磷化物和构建过渡金属磷化物异质结等,对未来过渡金属磷化物电解海水制氢的研究做出了展望。 展开更多
关键词 海水电解 析氢反应 氯化物氧化 过渡金属磷化物
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PEM电解槽流场结构的数值模拟及实验研究
2
作者 洪捐 魏伟 +3 位作者 刘岩岩 程东亚 王玉杰 陈松 《太阳能学报》 北大核心 2025年第7期559-567,共9页
质子交换膜(PEM)电解槽阳极侧的流场结构对于电解水制氢效率具有重要影响,为此需要根据电化学及计算流体力学理论深入分析电解槽内部物理场分布,进一步优化PEM电解槽流场结构。首先,通过Comsol Multiphysics仿真软件建立PEM电解槽多蛇... 质子交换膜(PEM)电解槽阳极侧的流场结构对于电解水制氢效率具有重要影响,为此需要根据电化学及计算流体力学理论深入分析电解槽内部物理场分布,进一步优化PEM电解槽流场结构。首先,通过Comsol Multiphysics仿真软件建立PEM电解槽多蛇形流场结构的三维模型,分析PEM电解槽内部电场和流场分布状况对电解水性能的影响规律;其次,根据仿真分析结果提出双分流、四分流及五分流3种分流改进结构,并对3种结构进行数值模拟分析。仿真结果表明:四分流结构性能最好,相比原来的多蛇形流场,氧气积聚下降约3%,气体排出效率提高22%,并且整体槽电压下降约0.0173 V。在此基础上,搭建具有四分流流场结构的PEM电解槽实验平台,实验证明电解槽电压降低0.0136 V,能耗降低,与仿真结果基本吻合。 展开更多
关键词 电解 数值分析 流场 PEM电解槽 四分流结构
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碱性水电解槽液位异常原因分析
3
作者 王鑫 《山东化工》 2025年第7期197-201,共5页
本文对碱性水电解设备运行期间重要液位数据的变化进行了跟踪,发现一些液位的异常变化,通过对液位异常的原因分析,最终提出了减少电解槽在电解或生产有毒有害化学品时液位发生异常的改进建议。
关键词 碱性水电解槽 气液分离器 集液器 液位异常
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难沉降煤泥水处理技术研究进展 被引量：1
4
作者 赵阳 陶亚东 +5 位作者 周安宁 常静 南天浩 赵伟 屈进州 关智浩 《应用化工》 北大核心 2025年第3期742-747,共6页
近年来采煤机械化程度提高和煤层厚度变薄,造成我国选煤厂煤泥水泥化现象加剧,出现煤泥粒度不断降低导致的煤泥难沉降问题。以DLVO理论为基本框架,采用EDLVO理论更为准确和全面地描述了实际煤泥水体系,综合比较了混凝技术、微生物絮凝... 近年来采煤机械化程度提高和煤层厚度变薄,造成我国选煤厂煤泥水泥化现象加剧,出现煤泥粒度不断降低导致的煤泥难沉降问题。以DLVO理论为基本框架,采用EDLVO理论更为准确和全面地描述了实际煤泥水体系,综合比较了混凝技术、微生物絮凝沉降技术、外电场辅助沉降技术、电絮凝沉降技术等的优势及存在的问题,并就煤泥水处理技术的发展趋势进行了分析。重点阐述了电絮凝技术及其强化和耦合方法,提出采用隔膜法电解系统,阳极电解铝对煤泥水进行处理,相对析氧反应能耗更低,提高系统整体反应速率,阴极电解水制氢并对氢气进行单独收集,结合风能、光伏等清洁能源的利用,有效解决能耗成本高的问题,为泥化煤泥水处理与生态环保矿区建设提出了新的思路。 展开更多
关键词 煤泥水处理 电絮凝 沉降澄清 耦合制氢
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纳米花状Fe_(y)-NiCoS_(x)@NF催化材料制备及电解海水制氢析氧的研究 被引量：2
5
作者 张豹 权凯栋 +4 位作者 王永锋 韩非 史爱文 刘欣 王晓敏 《无机盐工业》 北大核心 2025年第2期130-137,共8页
由于海水中成分复杂,且高氯环境导致阳极催化剂的寿命缩短和析氯竞争反应等问题,电解海水制氢的发展受到了阻碍。因此,亟需开发一种高效、稳定、高选择性的阳极催化剂。过渡金属硫化物(TMDs)作为一种高效的析氧阳极催化剂被广泛关注,基... 由于海水中成分复杂,且高氯环境导致阳极催化剂的寿命缩短和析氯竞争反应等问题,电解海水制氢的发展受到了阻碍。因此,亟需开发一种高效、稳定、高选择性的阳极催化剂。过渡金属硫化物(TMDs)作为一种高效的析氧阳极催化剂被广泛关注,基于此,通过水热合成法在泡沫镍基底上原位生长不同含量铁掺杂的过渡金属硫化物。结果表明,当铁掺杂量为0.5mmol时,合成的自支撑催化剂具有独特的纳米花状结构,该结构能够充分暴露催化剂的活性位点,促进反应过程中的质量传输和气体扩散,在碱性体系和模拟海水体系中均表现出优异的析氧反应催化性能。其中,在碱性体系中10mA/cm^(2)电流密度下只需要133mV的过电位;在模拟海水体系中于10mA/cm^(2)电流密度下可以连续运行超100h,表现出良好的长周期稳定性,优于商业RuO_(2)催化剂。该研究制备了一种高效、稳定的电解海水制氢阳极材料,为实现可持续的氢能源生产提供了新的思路和方向。 展开更多
关键词 电解海水制氢 析氧反应 过渡金属硫化物 元素掺杂
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碱性水电解制氢中铁杂质的影响研究进展
6
作者 钟晓航 许卫 +2 位作者 张文 许莉 王宇新 《化工学报》 北大核心 2025年第2期519-531,共13页
碱性水电解是利用可再生能源制氢的重要技术。由于碱性水电解槽能够使用相对廉价的结构材料和非贵金属电极催化剂,因此在制氢成本方面具有竞争优势。早前就有研究发现,工业碱性水电解槽的结构件或管路中的铁会部分溶解至电解液中,并沉... 碱性水电解是利用可再生能源制氢的重要技术。由于碱性水电解槽能够使用相对廉价的结构材料和非贵金属电极催化剂,因此在制氢成本方面具有竞争优势。早前就有研究发现,工业碱性水电解槽的结构件或管路中的铁会部分溶解至电解液中,并沉积于电极和隔膜上,但铁杂质对水电解性能的具体影响却研究较少。近年来,随着氢能受到越来越多的关注,人们对碱性水电解制氢中铁杂质影响的研究也随之加强,并取得了较多的成果。本文旨在综述与此相关的研究,特别是铁杂质对碱性水电解过程中镍基析氧阳极和镍基析氢阴极的影响。 展开更多
关键词 镍基电极 铁杂质 碱性电解水 析氧反应 析氢反应 电解质 制氢 催化剂
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双层复合Si-PEDOT-Co_(3)O_(4)光阳极的制备及其光电催化解水性能研究
7
作者 杨晓宇 何漩 +5 位作者 赵雷 陈辉 方伟 杜星 李薇馨 王大珩 《功能材料》 北大核心 2025年第8期8087-8095,共9页
Si基光电极在中性溶液中进行分解水时存在电荷易复合及反应动力学缓慢的问题。基于此,通过简易的两步电沉积法在n-Si表面构筑具有高导电性的聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)(PEDOT)层及高催化活性的四氧化三钴(Co_(3)O_(4))纳米片垂直阵列层的... Si基光电极在中性溶液中进行分解水时存在电荷易复合及反应动力学缓慢的问题。基于此,通过简易的两步电沉积法在n-Si表面构筑具有高导电性的聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)(PEDOT)层及高催化活性的四氧化三钴(Co_(3)O_(4))纳米片垂直阵列层的双层复合Si-PEDOT-Co_(3)O_(4)光阳极。光电阳极中PEDOT与Si的匹配的能带结构在界面形成内建电场,促进光生空穴的有效提取;另一方面利用PEDOT的高导电性将光生空穴快速迁移至表面的Co_(3)O_(4)纳米片垂直阵列层,通过Co_(3)O_(4)中大量暴露的反应活性位点,促进表面水氧化反应进行,使其在中性溶液中光电催化析氧速率提升至23.4μmol·cm^(-2)·h^(-1),约为原始n-Si电极的3倍,这为高效Si基光阳极的简易制备及规模化应用提供了研究基础。 展开更多
关键词 Si基光阳极 光电催化水分解 电荷分离及转移 表面反应动力学
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一步电沉积法制备钴铁亚磷酸氢盐双功能电解水催化剂
8
作者 张坤 邹铁山 +2 位作者 张海丰 韩晓彤 方岩雄 《化工学报》 北大核心 2025年第10期5141-5149,共9页
电解水制氢具有绿色高效的优势,但受限于动力学缓慢及贵金属催化剂成本高,亟需开发高效稳定的非贵金属催化剂。以泡沫镍为基底,采用一步电沉积法制备Fe掺杂Co(H_(2)PO_(2))_(2)催化剂[Fe-Co(H_(2)PO_(2))_(2)]。研究表明,该催化剂形成... 电解水制氢具有绿色高效的优势,但受限于动力学缓慢及贵金属催化剂成本高,亟需开发高效稳定的非贵金属催化剂。以泡沫镍为基底,采用一步电沉积法制备Fe掺杂Co(H_(2)PO_(2))_(2)催化剂[Fe-Co(H_(2)PO_(2))_(2)]。研究表明,该催化剂形成三维自支撑微球结构,并呈现无定形特征,从而显著提高电化学活性位点的暴露度。此外,Fe掺杂有效调控Co(H_(2)PO_(2))_(2)的电子结构,增强电荷传输能力,加速催化反应动力学。电化学测试结果显示,Fe-Co(H_(2)PO_(2))_(2)在10 mA·cm^(-2)电流密度下的析氢和析氧过电位分别为24 mV和220 mV,并可在50 mA·cm^(-2)下稳定工作40 h,展现出优异的双功能电催化活性和良好的稳定性,在电解水制氢领域具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 电化学 催化 电解水 制氢 双功能催化剂 掺杂工程
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基于模型降阶的碱性电解槽多物理场实时仿真方法
9
作者 王水勇 杨林 +2 位作者 赵万祥 王博文 张一民 《电力安全技术》 2025年第11期53-59,共7页
碱性水电解(AWE)内部涉及电化学反应、多相流、传热传质等复杂且紧密耦合的多物理场过程,其性能优化和动态调控高度依赖于对这些过程的精确描述。模型降阶技术通过构建低维代理模型,大幅提高计算效率,同时保持可接受的精度,从而为AWE的... 碱性水电解(AWE)内部涉及电化学反应、多相流、传热传质等复杂且紧密耦合的多物理场过程,其性能优化和动态调控高度依赖于对这些过程的精确描述。模型降阶技术通过构建低维代理模型,大幅提高计算效率,同时保持可接受的精度,从而为AWE的实时多物理场计算提供了可行途径。系统综述了模型降阶技术的原理及主要方法(简化模型法、投影法和数据拟合法),并探讨了其在AWE多物理场耦合降阶建模中的应用潜力及策略;同时,展望了未来发展方向,如混合模型降阶方法、物理信息机器学习及其在碱性水电解实时控制与优化中的应用。 展开更多
关键词 碱性电解槽 多物理场 模型降阶 实时仿真
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多目标优化驱动的PEM电解槽性能研究
10
作者 向晓彤 段旭东 王斯民 《化工学报》 北大核心 2025年第6期2626-2637,共12页
为了提高电解槽性能,对质子交换膜(PEM)电解槽进行数学建模,分析了流道高度、流道宽度、水流量对电解槽性能的影响规律,然后基于标准二次多项式响应面模型与多目标遗传算法模型,优化了PEM电解槽流道结构。研究结果表明:随着流道高度或... 为了提高电解槽性能,对质子交换膜(PEM)电解槽进行数学建模,分析了流道高度、流道宽度、水流量对电解槽性能的影响规律,然后基于标准二次多项式响应面模型与多目标遗传算法模型,优化了PEM电解槽流道结构。研究结果表明:随着流道高度或者流道宽度增大,阳极流道压降降低,气液扩散层内氧气体积分数增大,电流密度减小,电解能耗增大;增大水流量将增大流道压降,改善氧气聚集现象;通过多目标优化,优化流道结构相比于初始流道结构,压降减小9.84%,气液扩散层内氧气体积分数降低0.74%,电流密度提升6.77A/m^(2),电解能耗降低0.03 W·h/m^(3)(标准状况)。 展开更多
关键词 数值模拟 优化设计 电解 PEM电解槽 多目标优化 流道结构
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Cu-Ag纳米团簇CO_(2)电催化还原性能和机理
11
作者 谢鑫瑶 万芬 +3 位作者 伏炫羽 范雨婷 陈令修 李鹏 《化工进展》 北大核心 2025年第3期1387-1395,共9页
电催化二氧化碳还原是有效减少二氧化碳排放和促进能源绿色发展的技术,要实现将CO_(2)转化为高价值化合物和燃料(C_(2+))且走向工业化规模仍面临诸多难题。本文利用磁控共溅射技术在碳纸(CP)上成功负载Cu-Ag合金纳米团簇,并通过调控Ag... 电催化二氧化碳还原是有效减少二氧化碳排放和促进能源绿色发展的技术,要实现将CO_(2)转化为高价值化合物和燃料(C_(2+))且走向工业化规模仍面临诸多难题。本文利用磁控共溅射技术在碳纸(CP)上成功负载Cu-Ag合金纳米团簇,并通过调控Ag靶材的溅射频率,制备了5种不同Cu/Ag配比的碳基Cu-Ag电极(Cu-Ag/CP),其中Cu-Ag20W/CP颗粒尺寸在228~285nm之间,并评估其电化学性能。结果表明,Cu-Ag/CP有效抑制析氢反应和提高C_(2+)产物的产量,其C_(2+)法拉第效率(FE_(C_(2+)))是碳基Cu电极的2.21倍。Cu-Ag20W/CP在恒电位为−1.07V(vs.RHE)和CO_(2)气体流速为5sccm下,FE_(C_(2+))达78.74%,电流密度达67.92mA/cm^(2),且在连续运行8h后其催化性能和表面结构较为稳定。Cu-Ag/CP具有较大的电化学活性面积和导电性,且明显具有串联催化剂的特征,Ag引入使得*CO生成位点增加,脱附*CO转移至Cu表面进行*CO二聚反应。Cu-Ag/CP是一种具有前景的电催化材料,同时该材料合成方法适合大批量连续生产模式,且产物是高价值的C_(2+)产品,有望为未来电催化CO_(2)工业化提供技术参考。 展开更多
关键词 Cu-Ag催化剂 电化学 二氧化碳 还原 磁控共溅射 C_(2+)产物
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阴离子交换膜电解水制氢稳态建模
12
作者 陶智能 邱彤 王保国 《化工学报》 北大核心 2025年第4期1711-1721,共11页
阴离子交换膜电解水(AEMWE)作为一项新技术,融合了碱性电解水(AWE)和质子交换膜电解水(PEMWE)的优点,兼具高性能和经济效益。基于国内相关研究较少及现有模型存在不足的现状,结合其他成熟的电化学模型(如AWE、PEMWE和燃料电池)和电化学... 阴离子交换膜电解水(AEMWE)作为一项新技术,融合了碱性电解水(AWE)和质子交换膜电解水(PEMWE)的优点,兼具高性能和经济效益。基于国内相关研究较少及现有模型存在不足的现状,结合其他成熟的电化学模型(如AWE、PEMWE和燃料电池)和电化学原理,引入有效交换电流密度、气泡覆盖率以及电阻网络构建的修正因素改进交换电流密度和电极电阻的计算方法,由此建立一个精确且适用性强的半理论半经验AEMWE模型,并利用文献实验数据验证模型的准确性,最后使用模型对制氢重要变量进行灵敏性分析。结果表明,膜厚度、温度和交换电流密度是影响电解槽性能的主要因素,更薄的膜、更高的工作温度以及更高交换电流密度的电极材料是电解槽的发展趋势。 展开更多
关键词 模拟 再生能源 制氢 阴离子交换膜 电解水
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Au-CuO/Cu_(2)O串联催化增强电催化CO_(2)还原制乙醇
13
作者 董家彤 单梦晴 王华 《化工进展》 北大核心 2025年第1期277-285,共9页
利用可再生的电能将CO_(2)转化为高价值产品乙醇是解决燃料的储存和减少碳排放的一种重要途径。合成Cu基双活性位点电催化剂实现催化CO_(2)还原制C_(2)产物是当前的研究热点,在此将Au纳米粒子负载在海胆状CuO/Cu_(2)O上,合成出不同Au负... 利用可再生的电能将CO_(2)转化为高价值产品乙醇是解决燃料的储存和减少碳排放的一种重要途径。合成Cu基双活性位点电催化剂实现催化CO_(2)还原制C_(2)产物是当前的研究热点,在此将Au纳米粒子负载在海胆状CuO/Cu_(2)O上,合成出不同Au负载量的Aux-CuO/Cu_(2)O催化剂,以提高电催化CO_(2)还原为乙醇的选择性。在以1mol/L KOH为电解液的流动池中进行电催化CO_(2)还原性能评价,Au5-CuO/Cu_(2)O在150m A/cm^(2)的电流密度下,二碳产物(C_(2))的总法拉第效率达到了73.4%,其中乙醇法拉第效率达到40.0%,分别是Au2-CuO/Cu_(2)O和Au8-CuO/Cu_(2)O的4.2倍和2.2倍,并且乙烯和乙醇法拉第效率的比值为1.35,分别是另外两种催化剂的1.6倍和3.46倍。Au5-CuO/Cu_(2)O对电催化CO_(2)还原为C_(2)和乙醇选择性的显著提高归因于CuO/Cu_(2)O表面上适宜的Au载量,实现了有效的串联催化过程,即Au活性位点促进CO中间体生成,Cu活性位点加速CO分子的C—C偶联反应生成C_(2)产物,这为设计和制备具有高乙醇选择性的电催化CO_(2)还原反应的催化剂提供了重要参考。 展开更多
关键词 电催化二氧化碳还原 串联催化 C—C偶联 乙醇 铜基催化剂
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非对称高压对PEM电解槽性能的影响
14
作者 华晋涵 周芬 +1 位作者 戈琛 潘牧 《武汉理工大学学报》 2025年第6期1-7,共7页
非对称高压电解槽因其可直接生成高压氢气,降低后续氢气压缩成本而备受关注。文中定量研究了高达100 bar的非对称高压对PEM电解槽性能的影响。实验测试了不同背压下电解槽的极化曲线性能,发现阴极侧背压增加会导致PEM电解槽性能变差。... 非对称高压电解槽因其可直接生成高压氢气,降低后续氢气压缩成本而备受关注。文中定量研究了高达100 bar的非对称高压对PEM电解槽性能的影响。实验测试了不同背压下电解槽的极化曲线性能,发现阴极侧背压增加会导致PEM电解槽性能变差。与常压相比,100 bar的阴极侧背压致使2000 mA/cm^(2)下的电压损失71 mV。结合电化学模型分析阴极侧背压对电解槽可逆电压、活化极化、欧姆极化以及传质极化的影响规律。结果表明,导致PEM电解槽性能变差的主要原因是开路电压增大,100 bar下开路电压较常压损失62 mV。此外,在大于30 bar的高背压下,还会导致欧姆阻抗变大。即便如此,100 bar非对称阴极高压电解槽的产氢能耗较传统电解槽节省了6%,表明非对称高压电解槽仍具经济优势。 展开更多
关键词 质子交换膜电解槽 非对称高压 性能 产氢能耗
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碱性电解水制氢氧中氢监测传感器技术原理与性能比较
15
作者 刘建宇 王其炎 +1 位作者 齐国臣 王水勇 《电力安全技术》 2025年第11期19-27,共9页
系统介绍了热导式、电化学式、光学式、催化燃烧式及半导体式氧中氢监测传感器,从工作原理、检测性能、环境适应性3个维度进行对比分析;通过量化灵敏度、响应时间等关键性能指标,揭示不同传感器在湿度、温度动态变化工况下的适应性差异... 系统介绍了热导式、电化学式、光学式、催化燃烧式及半导体式氧中氢监测传感器,从工作原理、检测性能、环境适应性3个维度进行对比分析;通过量化灵敏度、响应时间等关键性能指标,揭示不同传感器在湿度、温度动态变化工况下的适应性差异;进一步构建全生命周期成本模型,结合材料选择、制造工艺与研发投入解析成本构成,并基于市场数据探讨价格影响因素及技术迭代趋势,为碱性电解水环境下氧中氢监测传感器的选型决策与技术升级提供理论支撑。 展开更多
关键词 氧中氢监测 碱性电解水制氢 传感器 性能对比
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临氢环境下橡胶密封材料性能劣化研究
16
作者 潘星宇 张林 +2 位作者 陈明亚 孔全兴 张凯宇 《电力安全技术》 2025年第11期60-66,共7页
碱性电解水装备的橡胶密封材料因氢气渗透而产生氢损伤,可能导致密封失效,带来严重的安全隐患。开展橡胶密封材料氢渗透和氢损伤的行为研究,对保障氢气系统安全可靠运行至关重要。因此对橡胶材料的氢渗透机制和4种氢损伤机制(氢致损伤... 碱性电解水装备的橡胶密封材料因氢气渗透而产生氢损伤,可能导致密封失效,带来严重的安全隐患。开展橡胶密封材料氢渗透和氢损伤的行为研究,对保障氢气系统安全可靠运行至关重要。因此对橡胶材料的氢渗透机制和4种氢损伤机制(氢致损伤化学结构、鼓泡断裂、吸氢膨胀、氢致力学性能劣化)及其研究方法进行综述,为橡胶密封材料在高压氢系统中的安全应用提供参考。 展开更多
关键词 氢能 碱性电解水 橡胶密封材料 氢渗透
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PEM水电解制氢低铱催化剂发展现状及展望
17
作者 洪思琦 顾方伟 郑金玉 《化工进展》 北大核心 2025年第1期158-168,共11页
随着绿色可再生能源的快速发展,质子交换膜(PEM)水电解制氢技术作为连接可再生能源和氢能的关键环节而备受关注。本文综述了PEM电解槽阳极的工作原理、技术现状及低铱催化剂的研究进展。PEM电解技术前景广阔,但铱资源稀缺且价格高,制约... 随着绿色可再生能源的快速发展,质子交换膜(PEM)水电解制氢技术作为连接可再生能源和氢能的关键环节而备受关注。本文综述了PEM电解槽阳极的工作原理、技术现状及低铱催化剂的研究进展。PEM电解技术前景广阔,但铱资源稀缺且价格高,制约了PEM电解技术的推广。开发低铱、高活性且稳定的析氧反应(OER)催化剂成为了PEM电解技术发展的关键。目前低铱催化剂主要集中在掺杂型和负载型两类催化剂。这两类低铱催化剂相较铱氧化物表现出更高催化活性。本文阐述了最近报道的几种低铱催化剂,如双钙钛矿、Gd掺杂IrO_(2)、IrNiO_(x)核壳结构、IrO_(x)/ATO等。并总结了现阶段低铱催化剂在活性和稳定性方面的主要挑战,如掺杂型催化剂存在晶相不稳定的问题,负载型催化剂的Ir利用率有待进一步提高等。最后,本文总结并展望如何进一步推动高活性、高稳定性的低铱催化剂研发,以期为PEM水电解技术的未来发展提供强有力的支持。 展开更多
关键词 电化学 水电解 质子交换膜电解法 析氧反应 低铱催化剂
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一种新型生物质聚合物人工SEI膜稳定锌阳极的研究
18
作者 许晗宇 黄龙 +1 位作者 匡玲瑶 古兴兴 《稀有金属》 北大核心 2025年第5期695-703,共9页
由于水系锌离子电池(AZIBs)具有环保、安全以及负极材料丰度大等优点,是如今最具潜力的储能二次电池之一。然而,AZIBs的锌阳极面临析氢反应腐蚀、表面钝化和锌枝晶生长明显等重大挑战,这些缺点使得电池容量下降、循环稳定性差、库仑效率... 由于水系锌离子电池(AZIBs)具有环保、安全以及负极材料丰度大等优点,是如今最具潜力的储能二次电池之一。然而,AZIBs的锌阳极面临析氢反应腐蚀、表面钝化和锌枝晶生长明显等重大挑战,这些缺点使得电池容量下降、循环稳定性差、库仑效率(CE)降低,制约了水系锌离子电池的发展和利用。因此,本文提出一种通过生物质糠醇(FA)和天冬氨酸(ASP)的酯化反应在锌阳极表面原位形成富含极性亲锌基团的人工固体电解质界面(SEI)膜的方法。这种生物质衍生的SEI膜含有丰富的含氧及含氮官能团,具有优越的亲锌性,可以有效调控锌离子的均匀沉积,以减轻锌枝晶的形成。同时,通过阻碍水与电解液的直接接触而抑制析氢腐蚀反应,从而保护锌阳极。在此策略下,使用FA/ASP@Zn阳极组装的锌-锌对称电池在1 mA·cm^(-2)和1 mAh·cm^(-2)下的稳定循环时间超过950 h,大大超过纯锌阳极的270 h。同时,组装的FA/ASP@Zn||V_(2)O_(5)全电池也可以在1 A·g^(-1)电流密度下稳定循环200次,显示出157 mAh·g^(-1)的可逆容量。 展开更多
关键词 水系锌离子电池(AZIBs) 锌负极 SEI膜 锌枝晶 腐蚀
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考虑不确定性的风电制氢系统:多时间尺度运行策略 被引量：2
19
作者 廖鹏伟 刘庆辉 +4 位作者 潘安 王嘉岳 符小贵 杨思宇 余皓 《化工学报》 北大核心 2025年第6期2743-2754,共12页
随着可再生能源在电网中的渗透率不断提高,风能的波动性以及负荷不确定性对系统稳定运行的影响越来越显著。氢储能作为实现可再生能源消纳和平抑波动的关键技术显得尤为重要。基于风电制氢以满足下游氢气负荷,并针对实际运行中电解槽频... 随着可再生能源在电网中的渗透率不断提高,风能的波动性以及负荷不确定性对系统稳定运行的影响越来越显著。氢储能作为实现可再生能源消纳和平抑波动的关键技术显得尤为重要。基于风电制氢以满足下游氢气负荷,并针对实际运行中电解槽频繁启停的问题,提出了一种考虑源荷不确定性和电解槽启停特性的多时间尺度系统最优调度策略。该方法集成了电解槽多状态模型和状态切换约束。在日前调度阶段,采用两阶段鲁棒优化方法,同时结合电解槽冷热启停特性,以最小化日前运行成本为目标,尝试应对最恶劣情景。在日内调整阶段,基于实时风电数据和日前优化结果,通过模型预测控制(MPC)对系统中的各单元进行动态调整。为了验证所提方法的有效性,在聚类获得的典型日场景下进行了电解制氢系统仿真分析。结果表明,与传统调度方案相比,所提方法可将运行成本降低5%~6%,同时大幅减少电解槽的启停次数,提高系统稳定性。 展开更多
关键词 风电制氢 多时间尺度 不确定性 冷热启停
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大规模风电耦合火电制氢多情景下不同运行策略分析 被引量：1
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作者 李京润 杨思宇 +4 位作者 刘庆辉 潘安 王嘉岳 符小贵 余皓 《化工学报》 北大核心 2025年第3期1191-1206,共16页
构建了包含风力发电、火力发电、蓄电池和电解制氢设备的混合能源发电制氢系统模型,探究大规模风-火发电制氢系统在不同运行策略下的经济效益。以700 MW风电场和350 MW火电厂为研究对象,采用绿电制氢、绿电-谷电制氢和绿电-火电制氢三... 构建了包含风力发电、火力发电、蓄电池和电解制氢设备的混合能源发电制氢系统模型,探究大规模风-火发电制氢系统在不同运行策略下的经济效益。以700 MW风电场和350 MW火电厂为研究对象,采用绿电制氢、绿电-谷电制氢和绿电-火电制氢三种策略,建立年利润最大化的混合整数模型,分析不同风力资源和电解槽装机容量下的系统性能,结果表明,风力资源和电解槽容量显著影响系统性能和运行策略的选择。风力充足时,500 MW电解槽容量下绿电-火电制氢最优;风力匮乏时,400 MW容量下绿电-谷电策略在拥有较低碳排放的同时经济性最优。富风季采用绿电-谷电策略,贫风季采用绿电-火电策略的组合方案可在合理碳排放范围内实现最大年利润。此外,还分析了制氢系统投资成本和碳交易机制对氢气价格的影响,发现随着投资成本降低,碳排放相关成本的上升,绿电制氢策略在未来更具有经济性。 展开更多
关键词 风能 电-氢混合能源制氢系统模型 多策略 技术经济分析 制氢
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