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生物质热解气中含氮化合物形成与控制的研究进展

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燃料化学学报（中英文） 2024年第6期52卷 905-920页

作者：王凤超朱虹宇阴秀丽徐彬李伟振刘华财中国科学院广州能源研究所、中国科学院可再生能源重点实验室、广东省新能源和可再生能源研发重点实验室广东广州510640

热解是利用生物质能的一种高效且经济的方式,但生物质热解气中的含氮化合物使热解气品质低且燃烧导致空气二次污染。本工作总结了生物质热解气中的含氮化合物研究现状,主要综述了典型生物质热失重行为,探讨了生物质热解气中含氮化合物... 详细信息

热解是利用生物质能的一种高效且经济的方式,但生物质热解气中的含氮化合物使热解气品质低且燃烧导致空气二次污染。本工作总结了生物质热解气中的含氮化合物研究现状,主要综述了典型生物质热失重行为,探讨了生物质热解气中含氮化合物的生成机理,分析了含氮化合物的分布状况和控制的研究进展。同时,指出了含氮化合物控制在实际应用中面临的困难挑战,进一步展望了含氮化合物控制工艺优化及经济性分析的重点研究方向,为生物质热解气净化提供理论依据和技术支持。

关键词：生物质热解含氮化合物生成机理脱除

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预混火焰在封闭狭缝内传播动力学研究

工程热物理学报 2024年第3期45卷 886-894页

作者：霍杰鹏苏航蒋利桥汪小憨中国科学院广州能源研究所广州510640 中国科学院可再生能源重点实验室广州510640 广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室广州510640 上海空间推进研究所上海201112

本文构建了一个封闭圆盘狭缝空间的一维平面火焰动力学模型,研究了存在壁面热损失条件下可燃混合物在封闭的圆盘狭缝定容装置内火焰的传播特性。模型预测结果与实验结果定性地吻合。模型表明显示,壁面散热降低火焰传播速度的机制在于其... 详细信息

本文构建了一个封闭圆盘狭缝空间的一维平面火焰动力学模型,研究了存在壁面热损失条件下可燃混合物在封闭的圆盘狭缝定容装置内火焰的传播特性。模型预测结果与实验结果定性地吻合。模型表明显示,壁面散热降低火焰传播速度的机制在于其使高温已燃气体向低温未燃气体方向的膨胀能力减小,导致火焰前锋的当地流场速度降低,而且同时降低了火焰温度和燃烧反应速率。因此增大初始压力或掺氢气等低活化能的反应物能够有效降低壁面散热的不利影响。该计算模型能够丰富微小尺度封闭空间内火焰传播相关理论,并提供在微小封闭空间内提高火焰传播速度和燃烧效率的理论依据和调控手段。

关键词：层流火焰微尺度燃烧壁面散热火焰动力学

退役磷酸铁锂电池与三元锂电池正极材料直接修复研究进展

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化工进展 2024年第6期43卷 3336-3346页

作者：王厚然李德念董楠航阳济章倪轩辕叶嘉鸿袁浩然陈勇中国科学院广州能源研究所广东广州510640 东北电力大学能源与动力工程学院吉林吉林132000 广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室广东广州510640 中国科学院可再生能源重点实验室广东广州510640

锂电池产业的迅猛发展以及新型储能对锂离子电池需求的进一步增长预期引起了各界对相关资源与环境问题的广泛担忧,因此退役锂离子电池的回收利用已成为当前产业体系中的重要一环。锂离子电池的正极材料是锂电池中最具价值的部分,相比于... 详细信息

锂电池产业的迅猛发展以及新型储能对锂离子电池需求的进一步增长预期引起了各界对相关资源与环境问题的广泛担忧,因此退役锂离子电池的回收利用已成为当前产业体系中的重要一环。锂离子电池的正极材料是锂电池中最具价值的部分,相比于目前已投入生产的湿法回收与火法回收工艺,针对退役正极材料直接修复的研究目前仍处于起步阶段,因其相比于传统回收方法具有绿色廉价等优势,未来仍然存在可观的开发空间。本文介绍了磷酸铁锂电池与三元锂电池及两种锂离子电池正极材料的主要失效原因,以及针对此两种锂离子电池退役后其正极材料的几种直接修复方法,并对不同直接修复方法存在的问题进行了梳理,进而对正极材料直接修复提出相关建议,以期直接修复可以在锂电行业有更广阔的发展。

关键词：锂电池正极材料修复再生

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Pt/CaO材料催化糠醇加氢制备戊二醇

化工进展 2024年第3期43卷 1318-1327页

作者：萧垚鑫张军单锐袁浩然陈勇华南农业大学生物质工程研究院广东广州510642 中国科学院广州能源研究所广东广州510640 中国科学院可再生能源重点实验室广东广州510640 广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室广东广州510640

通过浸渍法制备出一系列氧化钙负载铂金属催化材料,用于生物质基糠醇选择性加氢制备戊二醇研究。研究采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、CO_(2)-程序升温脱附、N2等温吸附-脱附、X射线光电子能谱、热重-差热分析法等一系列表征手段,对... 详细信息

通过浸渍法制备出一系列氧化钙负载铂金属催化材料,用于生物质基糠醇选择性加氢制备戊二醇研究。研究采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、CO_(2)-程序升温脱附、N2等温吸附-脱附、X射线光电子能谱、热重-差热分析法等一系列表征手段,对合成的催化剂样品物理化学性质进行了系统表征。实验结果表明,Pt/CaO-600催化剂表现出优异的催化活性,在4MPa氢压、210℃反应温度条件下,糠醇转化率为99.8%,1,2-戊二醇和1,5-戊二醇收率分别可达48.6%和21.5%。催化剂的优异性能可归因于作为载体的CaO提供了适宜的碱性位点,有利于糠醇开环反应的发生,进而提高了糠醇转化率与戊二醇选择性。同时,催化剂还表现出了优异的循环使用性能,经重复使用4次后,其催化糠醇转化率可达96.5%,1,2-戊二醇和1,5-戊二醇的收率分别为40.3%和17.0%。

关键词：糠醇催化加氢戊二醇

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基于生物基衍生有机溶剂的木质纤维素预处理研究进展

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化工进展 2024年第6期43卷 3347-3358页

作者：谢国平谭雪松刘鹏苗长林许光文庄新姝沈阳化工大学机械与动力工程学院辽宁沈阳110142 中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源重点实验室广东省新能源与可再生能源研究与开发重点实验室广东广州510640

木质纤维素类生物质是地球上最丰富的可再生资源,但纤维素、半纤维素、木质素三组分之间复杂的键合结构限制了其有效的转化利用。有机溶剂预处理是消除这种顽抗性的有效方法,其能有效拆解三组分、提高纤维素酶水解性能,并回收高纯木质... 详细信息

木质纤维素类生物质是地球上最丰富的可再生资源,但纤维素、半纤维素、木质素三组分之间复杂的键合结构限制了其有效的转化利用。有机溶剂预处理是消除这种顽抗性的有效方法,其能有效拆解三组分、提高纤维素酶水解性能,并回收高纯木质素组分。随着对溶剂绿色和可持续性的要求,预处理有机溶剂正逐渐向生物基衍生溶剂方向发展,近期已有多种新型的生物基衍生溶剂预处理的报道。本文系统综述了基于Hansen溶度参数理论和CHEM21绿色溶剂指南的有机溶剂预处理体系设计,分别归类为均相体系、两相体系和多元相转化体系,归纳了生物基衍生预处理有机溶剂应用的研究进展,在此基础上探论了生物基衍生溶剂预处理面临的挑战和应用前景,以期为木质纤维素类生物质的有机溶剂预处理体系的设计和选择提供参考。

关键词：有机溶剂预处理生物基衍生溶剂木质纤维素类生物质溶解度参数相对能差

近5年我国部分城市群生活垃圾组分含水率及其特征分析

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环境科学 2024年

作者：王小波刘安琪钟慧琼赵增立中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源重点实验室广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室

城市生活垃圾的组分含水率是决定其终端处理技术和资源回收利用方式的关键因素，明确组分含水率的特性和预测方法对垃圾处理设施的规划和设计具有指导作用。基于全国30多个城市的500多个生活垃圾样本，分析了近5年来我国部分城市群生活... 详细信息

城市生活垃圾的组分含水率是决定其终端处理技术和资源回收利用方式的关键因素，明确组分含水率的特性和预测方法对垃圾处理设施的规划和设计具有指导作用。基于全国30多个城市的500多个生活垃圾样本，分析了近5年来我国部分城市群生活垃圾的组分含水率的变化趋势和其与生活垃圾总含水率的相关性，并建立了垃圾含水率的预测模型。结果表明，从全国平均来看，生活垃圾中含量较高且出现概率较大的组分主要有：厨余类、纸类、橡塑类、纺织类和木竹类等，除个别城市外，以上组分的出现概率通常超过80%；上述组分同时也是生活垃圾组分中含水率较高的组分。生活垃圾中含量较低的组分则因地而异。生活垃圾的主要组分含水率大小为：厨余类>木竹类>纸类>纺织类>橡塑类。从平均值来看，厨余和木竹等通常认为含水率较高的组分近5年来的含水率平均值有所下降。纸类、橡塑类、纺织类和木竹类的含水率之间的相关系数均略高于0.3，表明上述组分的含水率有弱正相关性。模型分析表明，不能简单地用组分的平均含水率来预测垃圾的总含水率，建立的生活垃圾含水率预测模型可使85.45%的样本的水分预测值与实测值的误差在20%以内，能较好地适用于我国生活垃圾的水分预测。

关键词：城市生活垃圾(MSW) 垃圾组分含水率垃圾分类模型

高电流密度PEM水电解OER催化材料研究现状与分析

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新能源进展 2024年第2期12卷 133-140页

作者：王志达卢卓信史言郭常青谭弘毅申丽莎涂志明闫常峰中国科学院广州能源研究所广州510640 中国科学院可再生能源重点实验室广州510640 广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室广州510640

因强酸性、高过电位以及强氧化环境等问题,商业化质子交换膜(PEM)水电解析氧(OER)阳极需采用高载量的贵金属材料,且目前尚无替代的非贵金属催化剂,导致成本居高不下。以高电流密度(HCD)提升功率密度是PEM水电解未来发展趋势,但随着电流... 详细信息

因强酸性、高过电位以及强氧化环境等问题,商业化质子交换膜(PEM)水电解析氧(OER)阳极需采用高载量的贵金属材料,且目前尚无替代的非贵金属催化剂,导致成本居高不下。以高电流密度(HCD)提升功率密度是PEM水电解未来发展趋势,但随着电流密度升高,水电解反应过电位也近似线性增长,需要催化材料更高的电导率和更快的物质运输,以降低电流和电解效率的损失。因此,开发高性能OER催化剂对推动PEM水电解制氢产业的发展意义重大。介绍了PEM水电解与可再生能源的契合性,从OER四电子反应机理出发,揭示OER催化剂研究意义;结合已有的研究报道,从形貌尺寸、表面结构、传电能力、电化学反应微环境等四方面,分析了高电流密度下OER催化材料的研究现状及其提高PEM水电解传输效率的原因;对高电流密度PEM水电解OER催化材料未来的发展趋势提出建议并进行了展望。

关键词：质子交换膜高电流密度析氧反应阳极催化材料结构设计

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基于LQR的三有源桥变换器控制

新能源进展 2024年第2期12卷 235-240页

作者：解非王浩舒杰中国科学院广州能源研究所广州510640 中国科学院大学北京100049 中国科学院可再生能源重点实验室广州510640 广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室广州510640

针对三有源桥变换器解耦控制中工况远离稳态点解耦矩阵变化时控制性能较差的问题,提出一种基于线性二次型调节器(LQR)的三有源桥变换器控制方法。通过电路等效变换和端口功率传输方程建立状态空间模型,进一步设计基于状态反馈的LQR控制... 详细信息

针对三有源桥变换器解耦控制中工况远离稳态点解耦矩阵变化时控制性能较差的问题,提出一种基于线性二次型调节器(LQR)的三有源桥变换器控制方法。通过电路等效变换和端口功率传输方程建立状态空间模型,进一步设计基于状态反馈的LQR控制方法,在实现功率潮流控制的同时保持端口电压的稳定,通过仿真控制验证所提出方法的控制性能,对比传统PI解耦控制,在工况变化时,该控制方法具有更好的动态性能。

关键词：三有源桥变换器解耦控制状态空间方程线性二次型调节器

介质阻挡放电部分氧化典型焦油组分混合物的转化特性

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化工进展 2024年

作者：杨岚梅徐彬刘华财杨文申阴秀丽吴创之沈阳化工大学机械与动力工程学院中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源重点实验室广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室

以典型焦油组分甲苯与苯的混合物为模型化合物，于介质阻挡放电反应器上开展等离子体部分氧化焦油研究。考察O2添加量、放电功率、焦油混合物组成对甲苯与苯转化特性的影响。结果表明，介质阻挡放电部分氧化可高效转化甲苯与苯的混合物... 详细信息

以典型焦油组分甲苯与苯的混合物为模型化合物，于介质阻挡放电反应器上开展等离子体部分氧化焦油研究。考察O2添加量、放电功率、焦油混合物组成对甲苯与苯转化特性的影响。结果表明，介质阻挡放电部分氧化可高效转化甲苯与苯的混合物，300°C下可取得最高100.0%的甲苯转化率和98.2%的苯转化率，相应的总能量效率达34.2g/kWh，产物中CO与CO2选择性之和可达74.8%。提高O2添加量与放电功率可提高甲苯与苯混合物的转化率，并促进气相产物生成。焦油混合物中甲苯与苯比例的变化对气相产物生成和甲苯脱除影响不大，但苯脱除率随其中苯比例的降低而下降。苯基和苄基自由基是甲苯和苯转化过程中的重要中间产物，可与分子碎片反应生成液相产物，并与含氧活性物质反应生成气相产物。

关键词：焦油部分氧化介质阻挡放电低温等离子体