利用废弃物发酵制备生物氢气研究现状与发展前景

氢气被公认为一种未来的替代能源,它具有能量转化率高,燃烧无污染,可以循环利用等特性。随着世界范围内能源危机的加剧,氢气必将成为化石燃料的最终替代品。利用废气物发酵制氢,不仅能有效的处理污染物缓解环境压力,而且能够得到清洁的氢气能源,因此具有良好的发展潜力。文章总结了目前国内外利用废弃物生物发酵产氢研究进展,并对其发展前景进行展望。     

氢燃料

西德已研制成一辆以氢为燃料、连续行程为一百五十公里的面包车。经过试验,性能良好。法国也试制成功了一种专门适用于汽车的氢气瓶。虽然这种氢气瓶比普通油箱重,但是由于氢是一种取之不尽的能源、而且其功效比汽油高,所以它或将逐步取代石油。     

美国启动首座氢气站

福特汽车、英国石油公司（BP）于近日在美国密歇根州泰勒市启动第一座氢气站，为被用作官方城市车辆的福特福克斯燃料电池提供燃料。这座氢气站的建立标志着氢气作为汽车燃料又向前迈进了一步，一个值得纪念的里程碑。     

甲醇合成影响因素与催化剂的失活问题研究

甲醇是一种基本有机化工产品和环保动力燃料,广泛应用于有机合成、燃料、医药、涂料和国防工业等领域。由二氧化碳与氢气合成甲醇不仅能实现工业生产中碳源的循环利用,减少二氧化碳排放,而且能解决化工和能源领域对甲醇的需求。而实现这一过程的关键技术是高效催化剂的开发。     

国外撷英

用绿藻生产氢气当石油和天然气耗尽时，氢也许是一种理想的燃料，然而问题在于要找到一个廉价地生产氢燃料的方法。如今，科学家们称，这个问题的答案可能是一种普通的池塘绿藻。研究人员在美国科学促进协会全国大会上宣布，绿藻这种全世界到处都有的初级植物具有把水和阳光变成氢气的独特能力。科学家们已经发现一种新方法，可以迫使绿藻按要求生产氢气。这种工艺可能会导致几乎无限量地供应燃料。这种燃料燃烧时没有污染，只生成水。加利福尼亚大学的奥斯·梅利斯说，绿藻是人类已经知道的最古老的植物之一，通过进化形成了能在两个截然不…     

美国研制成功高效存储氢的纳米复合材料

上世纪70年代,人们开始将氢气看成化石燃料的替代品并对其寄予厚望,因为氢气燃烧后得到的副产品只有水,而其他碳氢化合物燃料燃烧后会喷射出温室气体和有害污染物。另外,同汽油相比,氢气的质量更轻,能量密度更大而且来源丰富。但氢气要想作为燃料替代汽油,就必须解决两大难题：如何安全且密集地存储,以及如何更容易获得。科学家一直尝试解决这两个问题。他们试着将氢气＂锁＂在固体中;     

向水要燃料

氢气是一种绿色燃料,因为它在燃烧之后只生成水,没有其他温室气体的排放,然而生产氢气却不那么容易。最近,美国的研究人员宣布,他们制造出了一种长寿命的催化剂,可以利用太阳光的能量制造氢气。如果该技术有了更进一步的提升,将促使直接分解水来获得氢气的方法出现。该文在线发表于11月的《科学》(Science)杂志上。     

灵活燃料汽车应用进展报告

灵活燃料汽车概念 灵活燃料汽车（FFV）是一种＂替代燃料汽车＂,其内燃机能够使用一种以上燃料运行。通常是汽油与乙醇混合的燃料,两种燃料被储存在同一箱体中。现代灵活燃料汽车能够根据其燃料成分传感器探测到的实际混配比例来自动调整燃料喷射和火花定时器,所以其燃烧室可以燃烧任何比例的混合燃料。灵活燃料汽车是区别于双燃料汽车的,双燃料汽车的两种燃料被储存在不同的箱体中,而且在同一时间点引擎只使用一种燃料,例如：CNG,LPG,或氢。     

质子交换膜燃料电池启动策略

为了缩短质子交换膜燃料电池启动过程中氢气/空气界面存在的时间并限制电堆启动电压,通过实验研究直接启动、启动前氢气吹扫时间以及启动辅助负载对质子交换膜燃料电池性能影响的差异性,在此基础上提出一种电堆启动时氢气吹扫阳极和启动辅助负载相结合的燃料系统启动控制策略。实验验证了该启动控制策略不仅能限制燃料电池启动时的高电压以及缩短燃料电池启动过程中电堆阳极侧氢气/空气界面的存在时间,还有利于提高单电池的电压均衡性,是一种有效的质子交换膜燃料电池启动控制策略。     

氢气的低温制备和存储

氢气是一种具有极高能量密度的二次清洁能源,被公认为最有可能取代现有的煤炭和石油体系作为未来全球经济的能源基础。尤其是将氢气与质子交换膜燃料电池(PEMFCs)联用,将氢气的化学能高效转化为电能,用于航空航天、交通运输以及其他固定和移动能量提供体系中。但是氢气化学性质活泼,氢气的储存和输运成为氢燃料电池应用乃至整个氢能源体系的瓶颈。一种有效解决上述难题的方法是将氢气存储于高的氢质量含量液体燃料如甲醇中,在需要时通过水和甲醇的液相重整反应,原位释放氢气供燃料电池使用,而这一过程能够实现的关键在于高效甲醇水重整催化剂的开发。为克服这一难题,本研究团队有目的性的设计合成了一种铂—碳化钼双功能催化剂,在190℃时,催化产氢速率高达18,046 mol_(H2)/(mol_(Pt)×h),活性较传统铂基催化剂提升了两个数量级。该研究成果为氢气的低温制备、高效存储运输以及燃料电池的原位供氢提供了全新的思路。     

湍流热伴流中氢气与乙炔射流自着火实验

氢燃料燃气轮机是碳中和目标下氢燃料发电的关键设备,因此探究湍流热伴流中氢气自着火特征以及与碳氢燃料间的差异具有重要意义。该文采用湍流热伴流自着火实验系统,通过获取火焰图像和OH自由基分布,对比分析了氢气和乙炔在自着火类型、结构等方面的差异。结果表明：受氢气的高扩散系数和高火焰传播速度影响,氢气随机着火分布区域较紧凑,OH自由基分布较连续,同时难以观测到独立自着火核。此外,相较于乙炔,氢气自着火抬升高度对燃料射流速度敏感性较低,自着火位置波动性较弱。基于氢气射流自着火特征,该文还改进了自着火抬升高度预测模型,并证明了火焰传播在氢气射流自着火火焰稳定方面的重要作用。     

氨/氢燃料射流点火船用发动机燃烧特性

为突破氨在发动机中的燃烧局限性,促进氨燃料高效快速燃烧,提出了一种利用氢气射流火焰点燃氨燃料的方案。通过向主动式预燃室供给氢气,进气道内预混氨/氢燃料,实现氨在大缸径船用发动机上的稳定高效燃烧。基于数值模拟计算方法,在改进了Otomo氨/氢机理基础上,探究了进气温度、掺混氢气的质量分数和主燃室当量比对氨/氢燃料着火与燃烧特性的影响。研究结果表明,射流火焰可以在主燃烧室形成燃烧所需的热力学环境和高活性热射流。在当量比为0.4、不掺混氢气的条件下,450 K进气温度可以实现氨燃料发动机的稀薄燃烧,在掺混氢气的质量分数较低时,射流点火对火焰发展促进作用更显著;掺混氢气的质量分数提高至10.0%可以使燃烧相位提前18°,但爆震风险增加;在进气温度为320 K和掺混氢气的质量分数为2.5%条件下,主燃室在当量比最小为0.45时可正常着火,但随着更接近理论空燃比的燃烧,指示热效率略有提升,主动预燃室氢射流点火的燃烧模式在实现氨发动机高效快速燃烧方面具有良好的潜力。     

燃料电池汽车的氢安全问题

在燃料电池汽车试验经验的基础上,结合国内外研究进展,介绍了有关车载燃料电池氢气安全问题,包括车载氢气系统的安全措施,车载氢气系统的安全性测试与试验,车载氢气系统日常安全维护等。最后,进一步指出了促进车载氢气系统安全的措施,如从燃料电池汽车整体考虑氢安全问题以及加快和完善车载氢气系统的安全法规的建立等,以加快氢能源在中国的大规模应用化进程。     

H2/RP-3航空煤油混合燃料着火特性研究

实现碳氢燃料的快速点火与稳定燃烧是超燃冲压发动机研制过程中必须解决的关键问题。在航空煤油中添加乙醇燃料,利用乙醇热分解得到氢气等可燃小分子气体来改善燃烧过程是达到促进航空煤油着火与燃烧稳定的有效手段。选取正癸烷、甲苯、丙基环己烷三组份混合燃料作为RP-3航空煤油的模拟替代燃料,构建了其燃烧反应机理;并对该机理进行了验证。为揭示氢气对RP-3航空煤油着火特性的影响,构建了RP-3航空煤油/氢气混合燃料的燃烧反应机理;并对该机理进行了验证。同时,采用该燃烧反应机理分析了多工况下掺氢比对RP-3航空煤油着火特性的影响。结果表明,采用正癸烷、甲苯、丙基环己烷三组份混合燃料的燃烧反应机理计算得到的着火延迟时间与相应工况下RP-3航空煤油着火延迟时间的试验数据吻合良好;多工况下氢气添加能够提升RP-3航空煤油/氢气混合气活性,缩短着火延迟时间,促进燃料着火;同时,随着混合气中掺氢比的升高,混合气的着火延迟时间逐渐缩短。     

刊中刊

新的分解水催化剂 利用太阳光照射，将重新排列的化学键的水变成氢气和氧气，在光合作用下形成一种可行的方式来储存太阳能作为燃料。这样一种能源的获得将取决于新的催化剂，可以促使这种燃料的形成反应更加经济且富有效率。     

氢能源推动未来汽车

近年来，由于越来越多的混合动力汽车与生物燃料车逐渐投入市场，使得环保汽车的份额正在不断扩大。更值得期待的是，在不远的将来会出现更多能够采用被称为“终极清洁能源”的氢气作为燃料，制造出更加清洁的新一代环保汽车。其实，现有的依靠电能驱动的“燃料电池车”，以及靠燃烧氢气行进的“氢发动机汽车”，都已经采用氢作为能源。     

Zr基金属有机框架材料光催化分解水的研究进展

随着全球工业化的不断发展,化石燃料的消耗总量在不断攀升,随之带来的能源短缺与环境污染问题成为人们面临的重大挑战.氢能是一种绿色、低碳、高效的清洁能源,利用可持续再生的太阳能,通过光催化分解水制备氢气,被认为是解决上述问题的有效途径.金属有机框架具有结构可修饰、性能易调控、孔道结构丰富及比表面积较大的特性,被广泛应用于光...     

燃料电池：演绎新型的动力科学“神话”

现在国内外电动汽车的蓄电池主要有铅酸蓄电池、镉镍蓄电池、锌一空气电池、银锌蓄电池、燃料电池等数种，其中燃料电池是近年来出现的新事物，被许多人认为是一个发展方向，因与其他电池比较，燃料电池具有功率密度高，工作温度低、起动性能好，运动部件少，安全可靠，污染少，噪音低等多项优点。 燃料电池是一种直接将化学能转化为电流的电池，只需氢和氧两种元素，利用这两种元素通过媒介作用转化为电流。氧气可直接以空气中提取，关键是提取氢气的方法。氢气从汽油、甲醇、乙醇等燃料中提取，燃料电池也因此得名。 燃料电池作为现代汽车技术发展的方向，美欧日等发达国家十分重视燃料电池的发展。世界上第一辆燃料电池作动力的轿车是由奔驰汽车公司制造，于1996年5月在德国柏林向公众展示。这款称作“Necar”的轿车不会产生污染物，它向空中排放的是纯水蒸气，不含任何物质，甚至没有二氧化碳，使用甲醇做燃料。而美国的Abl公司开发的燃料电池是使用汽油做燃料的，这种车载燃料电池动力系统是由汽油箱、转化器、燃料电池、电动机组成。其中转化器是将汽油转化为氢气的设备，把汽油加热，直至处于汽化状态，然后输入一个有点火功能的金属反应缸内，在低氧状下通过“不完全燃烧”产生氢，然后将氢输送到燃料电池。由于燃料电池构造复杂，生产成本高昂而无法推广。直至近年进行了一系列改进，燃料电池轿车在价格上与普通轿车相比约高10％-15％，已居有一定发展价值。 近几年，我国已有一些大城市，诸如北京、上海在进行燃料电池车的探索。然而，对燃料电池的研究从未间断。作为一个新兴领域，国外有很多经验和教训可以被我们借鉴和吸取，我们也应结合自身发展把这一领域的研?     

科学家研制新合金让光电催化水解制氢更快捷

氢气燃烧时会产生热量,而且副产品只有水,没有污染,因此氢气一直被看成是人类向清洁能源过渡的关键要素。氢气能用于燃料电池内产生电力,也可用于内燃机中驱动汽车。另外,氢气在科学和工业领域也有广泛应用。     

燃料电池电动汽车氢消耗量的计算

针对“清能3号”燃料电池电动汽车在一次国际性比赛上所给出的燃料经济性指标结果,比较了用van derW aa ls方程和氢气压缩系数计算氢气质量的两种方法。通过计算得出了合理的燃料经济性指标,指出赛会组织者应用van derW aa ls方程计算燃料经济性指标有误,同时建议使用压缩系数法。给出了由气体压强p、体积V和温度T计算气体质量m的解析解,列出了在压强、体积采用不同单位时,对应的普适气体常数R和改正项a、b的数值,为求解van derW aa ls方程提供了方便。