将氢能作为港口主要能源利用形式是我国港口业绿色低碳发展的重要方向,港口丰富的应用场景也为氢燃料港口集卡、叉车、轮胎吊等氢能技术及设备提供了最佳的应用示范条件。通过研究国际和国内氢能港口发展现状和发展模式,分析了国内氢能港口发展存在的问题,提出了国内氢能港口近期和远期的技术发展路径及运营模式建议。氢能港口发展重点在于下游产业链的氢能应用;其次要做好氢能技术和氢能装备支撑,从车辆及特殊作业机械的动力替换入手至全面替代柴油装备,覆盖港口用电及储能;最后是保障氢能供给,以加氢站建设保障氢港内氢能装备和设施正常运行。

发展核能制氢已成为核能未来发展的重要途径之一,国内外核能制氢研究主要集中于先进堆型,对于现役主要二代核电堆型耦合制氢研究较少。针对中国主要现役二代核电堆型M310,构建了900 MW M310核电站耦合高温固体氧化物电解制氢经济性评估模型,评估了高温固体氧化物电解耦合核能制氢技术的经济性,分析了不同因素对制氢成本的敏感性影响。核电度电成本是影响制氢成本的最主要因素,在现阶段核电平均度电成本下,高温固体氧化物电解耦合现役核电具备市场竞争力。

为实现碳中和、解决全球资源循环难题,近年来各国采取的措施备受瞩目。创新构建新型化学技术体系、推动可持续循环型社会绿色发展,是日本绿色和可持续发展化学奖(JGSCA)的宗旨与目标。本文对2024年第二十三届JGSCA 7个获奖项目的创新和价值进行了解析与评述。

综述了国内外加氢站用压缩机、高压储氢容器和加氢机3大核心设备的安全风险。结果表明,在高压氢环境下,隔膜压缩机的橡胶O型密封圈和膜片易损坏;由于脉冲冲击和排气温度过高会降低液驱活塞式压缩机零部件使用寿命,增加氢气泄漏的风险;高压储氢容器易出现氢脆、疲劳失效和氢气泄漏等问题;加氢机易存在主管泄漏、加注升温以及集成度高导致氢气泄漏后不易扩散等问题。由此提出针对性防范意见,研究成果可为加氢站核心设备的设计改进、选型以及加氢站的长周期安全运营提供参考。

系统综述了过氧乙酸(Peracetic Acid,PAA)去除铜绿微囊藻的研究进展,分析了紫外、热、放电等离子体等不同活化方法对PAA除藻效率的影响;同时从破坏抗氧化系统、细胞膜的通透性和细胞结构方面探讨了PAA对藻细胞的作用机理;最后考察了PAA在除藻过程中协同降解藻源有机物和藻毒素的潜力。基于此,提出了基于PAA的氧化除藻策略与展望,旨在为PAA在除藻中的应用提供理论支持和实践依据。

对导电水凝胶的制备方法、设计策略进行了系统综述,对其在传感、储能、医疗等领域的应用研究进行了重点阐述,并对面临的问题与挑战进行了展望。

基于大颗粒块煤的热解过程探讨了温度、粒径、升温速率、气氛和压力等热解条件对大颗粒块煤热解行为的影响,论述了大颗粒块煤热解动力学特征及其影响机制,并对未来大颗粒块煤的研究方向进行了展望。

介绍了氢气与溴燃烧法、溴化物水解法、溴化钠酸化法等国内外溴化氢制备方法,燃烧法制备溴化氢纯度高,是大规模生产的主要方法。综述了近年来物理吸附法、化学除湿法、膜分离法以及精馏法等杂质去除技术进展,物理吸附法和精馏法工艺简单、除杂效率高,是最主要的杂质去除技术,膜分离法节能方便、最具发展潜力。最后,展望了溴化氢发展趋势。

从MoS₂结构与气体分离性能的构效关系出发,综述了多孔MoS₂的微结构调整和制备方法、膜的制备及其CO₂分离机理,并介绍了多孔MoS₂纳米片用于CO₂分离膜的研究进展。结合多孔MoS₂的微结构与CO₂之间的相互作用及气体传递特性,提出了设计和制备多孔MoS₂气体分离膜的方法,为国家实现双碳目标提供理论基础和技术支持。

综述了不同种类液态有机储氢材料的储氢性质,重点分析了液态有机储氢技术在固定式供电、分布式可再生能源储能、移动式供能以及大宗能源运输领域的应用现状及应用前景。基于供氢链各环节,对比分析了液态有机储氢技术与传统的高压气态储氢、低温液态储氢、物理储氢等储氢方式的优缺点,研究发现,液态有机储氢技术在能源长期存储和长途运输中具有明显的优势,尤其是用氢地临近海岸的情况。液态有机储氢材料的成本是氢供应链成本的主要部分,后期应把研究重心放在提高储氢载体的储氢能力及循环能力、开发高性能的低成本催化剂上。

面对全球能源需求上升和环境挑战,农林废弃物作为未充分利用的生物质资源展现了转化为可再生能源和高价值产品的潜力。这一过程不仅可助力全球减排目标,还符合推动循环经济和“碳中和”的国策。聚焦于农林废弃物的高值化转化研究,分析了现有研究成果和面临的挑战,旨在为提升资源利用效率和环境保护策略提供指导。

大部分阻燃剂来源于不可再生的石油基化合物。基于绿色发展的考虑,来源丰富且环境友好的生物基阻燃剂受到越来越多的关注。在生物基中引入阻燃元素磷是提高生物基阻燃剂阻燃性能的一种有效手段。介绍了近年来主要含磷生物基阻燃剂的研究现状及应用,包括植酸基阻燃剂、含磷木质素基阻燃剂、含磷壳聚糖基阻燃剂、含磷腰果酚基阻燃剂、含磷衣康酸基阻燃剂、含磷丁香酚基阻燃剂等,最后对含磷生物基阻燃剂存在的一些问题进行了探讨,并展望了其未来发展的趋势。

以纳米零价铁(nZVI)负载到碳基材料孔道结构中或者表面上能有效防止nZVI易团聚、易氧化等缺点。重点分析了能够负载nZVI的碳基材料,介绍了制备碳基负载nZVI复合材料的方法,阐述了影响复合材料去除Cr(Ⅵ)的因素。结果表明,不同的碳基材料负载nZVI后都有利于提高nZVI的稳定性、分散性、反应活性;利用液相还原法和碳热法都能有效提高nZVI的分散性,但是碳热法成本低、nZVI同碳材料之间的结合更加牢固。碳基负载nZVI复合材料对Cr(Ⅵ)的去除能力受pH、温度、共存离子等因素的影响较大。

介绍了光伏驱动电解水的基本概念和原理,对该领域的最新研究进展进行了综述,总结并提出了提高光伏电解制氢效率的策略。针对光伏电解制氢系统的挑战以及未来研究方向进行了展望。

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。

纳米酶具有比传统酶更高、更广泛的底物适应性以及更好的稳定性,使其成为一种替代传统酶的生物催化剂。然而纳米酶通常需要在高温、高压甚至有毒条件下制备,工序复杂、耗时且能量效率不高。羟基氧化钴纳米片是一种典型的纳米材料,具有出色的氧化酶相似活性。在常温、常压且无需添加任何化学试剂稳定的条件下,利用飞秒激光液相烧蚀技术成功制备了晶面规则完整的羟基氧化钴纳米片,其与四甲基联苯胺在显色反应中更易结合且反应效率更高。通过显色反应检测了多种抗氧化物质,结果表明,该方法成本低、操作简单、灵敏度高、易观察,在生物化学检测和食品安全检测等领域具有极大的应用潜能。

以鹤壁某燃用高硫煤电厂产生的脱硫石膏为原料,通过氯化铵盐溶液溶解脱硫石膏,在石膏浸出滤液中加入氨水,通入模拟电厂烟气制备微纳米CaCO₃。在提取过Ca²⁺的滤液中加入金属氯化物与SO^2-₄结合,形成微纳米XSO₄沉淀。实验结束后,残余液体仍然为氯化铵溶液,且可循环用于下一次浸出。利用XRD和SEM对样品进行测试。结果表明,制备的碳酸钙是球霰石和方解石的混合晶体,晶粒尺寸为微纳米级,纯度近100%;制得的XSO₄晶粒尺寸亦为微纳米级,纯度近100%。通过计算,理论上每吨脱硫石膏可以固定135 kg CO₂,产生307 kg微纳米碳酸钙,制备718 kg微纳米硫酸盐。该研究为电厂烟气不经捕集而直接利用提供了新途径,将减少高额的CO₂捕集费用,为脱硫石膏的资源化利用和碳减排提供一种可商业化运行的途径。

采用共沉淀法制备了MoP以及铈和钛氧化物改性的MoP催化剂前驱体(分别记作Ce-MoP和Ti-MoP),并用程序升温还原的方法制备了相应的催化剂。利用XRD、TEM、XPS和H₂程序升温脱附对催化剂进行了表征,结果表明,在Ce-MoP和Ti-MoP催化剂中,铈和钛分别以Ce₂O₃和金红石相TiO₂形式存在。铈和钛氧化物的引入对MoP颗粒形貌和尺寸以及表面组成影响不大,但是降低了MoP催化剂的结晶度,同时增加了MoP表面电子密度,促进了氢在MoP上的吸附。在MoP催化剂上,低温下MoP表现出很高的甲醇选择性;高温下还会发生逆水煤气变换(RWGS)反应和甲烷化反应。铈和钛氧化物助剂主要提高了MoP催化剂在高温下的RWGS和CO₂甲烷化反应活性,但抑制了CO₂加氢生成甲醇的反应。

采用水热合成法制备了MoS₂和Ni_xS_y催化剂,再通过机械混合法制备Ni_xS_y/MoS₂催化剂;采用Ni_xS_y/MoS₂对煤焦油中典型模型化合物二苯并呋喃进行加氢脱氧。利用XRD、XPS、H₂-TPD、O₂-TPD、DMP-FT-IR和NO-pulses分别对催化剂的结构、表面性质和活性位点进行分析。在320℃、6 MPa条件下,利用高压反应釜对不同催化剂的反应性能进行评价。结果表明,Ni_xS_y/MoS₂催化剂上二苯并呋喃的反应速率相较于MoS₂催化剂提升了2.4倍,目标产物联环己烷收率由8.3%提高至77.0%,表明机械混合后Ni_xS_y有效促进了MoS₂的反应性能。

采用单滴定共沉淀法制备了水滑石氢氧化物前驱体MgFeAl-LDHs,经500℃高温焙烧4 h制得焙烧态类水滑石氧化物MgFeAl-LDOs。通过SEM、XRD、FT-IR、BET等手段对焙烧前后材料进行表征。研究了MgFeAl-LDOs对硒的吸附性能,并对其吸附动力学和等温吸附模型进行了研究,同时考察了脱硫废水中杂离子的存在对吸附效果的影响。结果表明,在35℃、溶液初始pH=5、吸附剂投加质量浓度为1 g/L条件下,对50 mL初始质量分数为10 μg/g的硒去除率可达98.64%,最大吸附量达188.5 mg/g;可用准二级动力学模型及Freundlich等温吸附模型对吸附过程进行拟合;杂离子存在情况下,硒去除率仍达80%以上;经4次循环实验,硒去除率仍可保持87.26%。