氢能具有清洁环保、能量密度高等优势,被视为极具潜力的可再生替代能源,是实现国家"双碳"目标的重要支撑。目前的核心问题是用氢成本过高,与燃油车和电动车相比没有价格优势。从制氢-运氢-加氢的产业链角度出发,对近、中、远期氢能产业链进行了成本分析,发现在近期和中期,制约氢气价格下降的瓶颈主要在于加氢站,而加氢站氢气成本下降的核心在于提升加氢量、摊薄成本。如果氢燃料电池汽车数量提高,每日加氢量提升至一定水平,会迅速降低氢气成本,并为中、远期的CCUS、电解制氢等更为低碳的制氢技术留出足够的利润空间。同时给出了具体建议,包括通过政策引导大力增加燃料电池汽车数量以增加加氢量;合理规划,减少运氢距离;增加运氢压力以增加单次氢气运载量;优化加氢站工艺,减少日常运营成本等。
利用氯化锌、乙酸钾、碳酸钾和草酸钾4种活化剂对高硫石油焦进行化学活化,并对制得的多孔炭材料的微观形貌、石墨化程度、孔径结构等进行表征,探讨了各材料化学活化的过程和机理;将制得的石油焦基多孔炭材料用于HI(1 mol/L)和H2SO4(0.5 mol/L)混合溶液中HI电解阳极材料,并进行循环伏安、线性扫描和交流阻抗等电化学表征,考查电催化I-氧化生成I2/I3-的电化学性能。结果表明,碳酸钾和草酸钾2种活化剂活化的石油焦基多孔材料均具有较好的电化学性能,在电流密度为10 mA/cm2时电位较小,分别为238 mV和236 mV,接近于商业铂丝电极。
利用微通道反应器进行苯甲醛和氰乙酸乙酯的均相催化Knoevenagel缩合反应,以出口位置苯甲醛转化率为指标,考察反应温度、反应物浓度、反应物摩尔比、停留时间、催化剂摩尔分数和微通道几何尺寸对实验结果的影响。结果表明,微通道管径越小,反应物转化率越高;增加微通道管长或降低物料进口流速都会延长反应物的停留时间,当温度为335.15 K、停留时间为30 min时,反应器出口位置的转化率可达80.4%;保持停留时间不变,温度每提高10 K,转化率平均提高约10.8%。基于该实验结果进行Design of Experiment(DOE)试验设计,分析了各种条件对实验结果的影响,并建立了以转化率为指标的估算预测模型。微通道反应器能够在保证较高转化率的同时实现连续生产,具有良好的应用前景。
利用电化学氧化技术在泡沫铜基底上生长出纳米线,再进行退火氧化处理,使其具备高催化还原硝酸盐的性能。实验结果表明,该三维铜电极的比表面积高、传质效果好;用适度氧化后的电极以15 mA/cm2的电流密度,在120 min内基本上可将pH=7的水体中存在的30 mg N/L硝酸盐去除(去除率为99%);为了将生成的氨氮副产物去除,加入NaCl还原120 min,硝酸盐的去除率达91%,氮气选择性高于95%。5次循环实验后硝酸盐的去除率保持在91%~95%,氮气选择性为93%~95%。该材料与工艺的结合解决了水体中硝酸盐的污染问题,为实际水体污染提供了新的解决方案。
采用超声波辅助离子液体法从废弃棉杆中提取了木质素,探究了反应时间、反应温度、离子液体种类及水和离子液体体积比对木质素提取率的影响;对木质素进行结构与性能表征,并探究了其作为抗氧剂对聚丙烯树脂(PP)性能的影响。结果表明,当反应时间为2 h、反应温度为50℃、离子液体为[Bmim]Cl、V(水):V(离)=0:5时,木质素提取率为89.95%。红外光谱与工业木质素标准谱带基本一致,具有较好的热稳定性,微观形貌呈多孔球形。当木质素质量分数为0.5%时,PP的氧化诱导时间提高了78.72%,拉伸强度为37.50 MPa,断裂伸长率为654.97%,10 min静态毛细管流变性能保持最好。