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氨水改性活性炭吸附-水合耦合储存甲烷实验研究

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油气与新能源 2024年第1期36卷 82-90页

作者：陈树军徐义恒谢先锋蒋东洋唐建峰付越中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东青岛266580 青岛市化石能源高效清洁利用工程研究中心山东青岛266580 中国石油大学(华东)新能源学院山东青岛266580

活性炭可以通过碱改性的方法有效提高其对客体分子的储存能力。针对适于吸附-水合耦合储存甲烷的椰壳活性炭进行改性,以氨水为改性剂制备了改性活性炭,对比研究了活性炭改性前后的孔隙结构、表面化学变化及其对甲烷储存性能的影响。表... 详细信息

活性炭可以通过碱改性的方法有效提高其对客体分子的储存能力。针对适于吸附-水合耦合储存甲烷的椰壳活性炭进行改性,以氨水为改性剂制备了改性活性炭,对比研究了活性炭改性前后的孔隙结构、表面化学变化及其对甲烷储存性能的影响。表征结果表明:氨改性增加了活性炭的比表面积和微孔容积,并减小了平均孔径;改性还影响了活性炭表面官能团组成,降低了活性炭表面O(氧)元素含量并略微增加了N(氮)元素含量,降低了活性炭表面的极性和亲水性。以原炭和NaOH(氢氧化钠)改性炭为对照组,进行甲烷储量实验和动力学实验,发现用体积分数为0.4%浓氨水改性效果最好,在1℃、8 MPa温压条件下储量能达到16.99 mmol/g,是未改性时的1.2倍,且动力学优秀,诱导时间最短为19 min。

关键词：氨水活性炭改性吸附甲烷储存水合物

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载氧体在甲烷化学链重整反应中的研究进展

化工进展 2024年第5期43卷 2235-2253页

作者：王嘉锐刘大伟邓耀徐瑾马晓迅徐龙西北大学化工学院碳氢资源清洁利用国际科技合作基地陕北能源先进化工利用技术教育部工程研究中心陕西省洁净煤转化工程技术研究中心陕北能源化工产业发展协同创新中心陕西西安710127

甲烷化学链重整(CLRM)反应利用固体载氧体材料作为中间体,将传统甲烷重整反应分成还原和氧化两个反应,载氧体在这个过程中不断地被氧化还原,形成链式循环反应,实现了合成气或氢气的连续生产。相比传统重整反应而言,CLRM反应无须高成本... 详细信息

甲烷化学链重整(CLRM)反应利用固体载氧体材料作为中间体,将传统甲烷重整反应分成还原和氧化两个反应,载氧体在这个过程中不断地被氧化还原,形成链式循环反应,实现了合成气或氢气的连续生产。相比传统重整反应而言,CLRM反应无须高成本的空分装置即可得到高纯度的产物。CLRM反应研究的关键在于载氧体的设计与选择,本文总结了近年来金属基载氧体(Ni、Fe、Cu、Co、Mn、Ce基)、复合型载氧体(包括钙钛矿和六铝酸盐)的最新研究进展,重点讨论了这些载氧体的组成、结构对反应性能的影响以及材料的设计与优化策略。进一步地,对载氧体的合成方法也做了总结和论述。此外,在甲烷化学链重整的工业化方面,探讨了反应器工艺流程设计的相关内容并提出了潜在问题。最后,对CLRM反应载氧体的研究现状提出了一些存在的挑战和未来的展望。

关键词：甲烷化学链重整载氧体合成气氢气

低冷量下强化CO_(2)吸收的甲醇基纳米流体性能

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化工进展 2024年第5期43卷 2811-2822页

作者：武西宁张宁秦佳敏徐龙魏朝阳马晓迅西北大学化工学院碳氢资源清洁利用国际科技合作基地陕北能源先进化工利用技术教育部工程研究中心陕西省洁净煤转化工程技术研究中心陕北能源化工产业发展协同创新中心陕西西安710127

冷甲醇洗法捕集CO_(2)技术要求低温环境,需要大量的冷冻能量,能耗较大。在吸收剂中引入纳米颗粒,可以有效提高气液传质速率,降低能耗。本研究旨在开发冷量需求少,吸收、解吸性能提升的甲醇基纳米流体。实验分别考察了纳米颗粒种类、固... 详细信息

冷甲醇洗法捕集CO_(2)技术要求低温环境,需要大量的冷冻能量,能耗较大。在吸收剂中引入纳米颗粒,可以有效提高气液传质速率,降低能耗。本研究旨在开发冷量需求少,吸收、解吸性能提升的甲醇基纳米流体。实验分别考察了纳米颗粒种类、固含量、尺寸,表面活性剂含量、操作温度和初始CO_(2)浓度等因素对吸收剂捕集CO_(2)性能的影响及机理。结果表明,在0.2~1.0g/L的TiO_(2)、Al_(2)O_(3)、SiO_(2)纳米流体中,0.4g/L的TiO_(2)-甲醇纳米流体的CO_(2)吸收、解吸增强效果最佳。向其中添加0.10%(质量分数)聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100)后,纳米流体的吸收、解吸增强效果达到最大,且在5次循环后仍呈现良好增强效果。此外,本文对纳米流体增强吸收的机理进行了深入分析,提出了一个经验公式来预测TiO_(2)-甲醇纳米流体的增强因子E和最佳固含量。

关键词：二氧化碳捕集鼓泡反应器模型纳米流体低冷量供给传质增强

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煤粉流等离子体光谱诊断及定量分析研究

工程热物理学报 2024年第6期45卷 1863-1871页

作者：覃淮青姚顺春喻子彧马维喆卢志民董美蓉陆继东华南理工大学电力学院广州510640 广东省能源高效清洁利用重点实验室广州510640 广东省能源高效低污染转化工程技术研究中心广州510640

激光诱导击穿煤粉流等离子体光谱技术具有系统简洁、制样简单、多元素快速分析、检测代表性好等优点,在煤质在线检测领域具有广阔的应用前景。本文简要介绍了激光诱导击穿光谱技术原理及煤粉流等离子体光谱测量装置,阐述了对煤粉流测量... 详细信息

激光诱导击穿煤粉流等离子体光谱技术具有系统简洁、制样简单、多元素快速分析、检测代表性好等优点,在煤质在线检测领域具有广阔的应用前景。本文简要介绍了激光诱导击穿光谱技术原理及煤粉流等离子体光谱测量装置,阐述了对煤粉流测量的影响因素及优化方法,介绍了基于煤粉流等离子体光谱的煤质定量分析和煤质快速分析仪发展现状,展望了煤粉流等离子体光谱技术的发展趋势,为该技术的发展与应用提供参考。

关键词：煤粉流激光诱导击穿光谱(LIBS) 煤质定量分析

低阶煤和生物质水热碳化特性及水热炭功能化改性研究进展

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洁净煤技术 2024年第3期30卷 72-85页

作者：宋瑞珍杨晓阳张鹏王宝凤山西大学资源与环境工程研究所教育部CO_(2)减排与资源利用工程研究中心山西太原030006

低阶煤中大量含氧官能团赋予其强亲水性,导致孔隙表面吸收大量水分,从而增加运输成本,能源转化效率降低,因此低阶煤的清洁低碳高效转化备受关注。水热碳化反应能耗较低,可直接处理高含水率有机固体物质,是一种绿色低碳高效经济的低阶煤... 详细信息

低阶煤中大量含氧官能团赋予其强亲水性,导致孔隙表面吸收大量水分,从而增加运输成本,能源转化效率降低,因此低阶煤的清洁低碳高效转化备受关注。水热碳化反应能耗较低,可直接处理高含水率有机固体物质,是一种绿色低碳高效经济的低阶煤提质技术;而生物质作为可代替化石燃料的可再生能源,水热碳化也可大幅提高其利用率。低阶煤与生物质共水热碳化时,二者会产生一定的协同效应,相较于单一水热碳化具有更高的产率和碳保留率。对水热炭进行功能化改性,可以进一步丰富其孔隙结构,增加材料表面的官能团,进而制备出性能优异的功能性炭材料,用于CO_(2)和SO_(2)等气体吸附。综述了低阶煤和生物质单独水热碳化及共水热碳化特性,分析生物质水热碳化主要影响因素;同时对水热炭活化改性和掺杂改性方法进行了总结,比较了氮、硫掺杂及硫氮共掺杂方式、掺杂机制及改性水热炭应用范围。此外,还对改性水热炭对CO_(2)和SO_(2)吸附性能等进行了综述,探讨了多孔炭表面吸附CO_(2)和SO_(2)的机理;最后对低阶煤和生物质共水热碳化以及水热炭低成本制备气体吸附剂等未来发展方向进行了展望。

关键词：低阶煤生物质水热碳化水热炭改性吸附性能

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磁场诱导取向碳纳米管强化凝固行为研究

化工新型材料 2024年

作者：张中天邢美波景栋梁张洪发北京建筑大学环境与能源工程学院北京市建筑能源高效综合利用工程中心

基于纳米材料相变储能的研究进程，采用化学共沉淀法制备了Fe3O4包覆多壁碳纳米管(MWCNT)水基纳米磁流体。在引入浓硝酸和分散剂两种功能化方法的基础上，对磁场诱导取向MWCNT磁流体的凝固特性进行了实验研究。结果表明，反应温度70℃... 详细信息

基于纳米材料相变储能的研究进程，采用化学共沉淀法制备了Fe3O4包覆多壁碳纳米管(MWCNT)水基纳米磁流体。在引入浓硝酸和分散剂两种功能化方法的基础上，对磁场诱导取向MWCNT磁流体的凝固特性进行了实验研究。结果表明，反应温度70℃和反应时间30min可以制备高饱和磁化强度的磁性MWCNT，添加表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的MWNCT磁流体在磁场诱导取向下具有最佳的凝固特性，与水相比，过冷度降低68.6%，成核时间提前76.4%，总凝固时间缩短36.2%。此外，对凝固速率和热流密度进行研究，发现磁场诱导取向碳纳米管磁流体的凝固速率可达8mL/min，是水的1.60倍，前25%凝固时间内的平均凝固速率是总平均速率的2倍；且初始热流密度最高可达5500W/m2，为水的1.55倍。

关键词：凝固磁性碳纳米管磁流体过冷度磁场

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太阳能选择性吸收涂层的失效机制及优化策略

化工新型材料 2024年第7期52卷 51-57页

作者：李晶晶王瑞祥邢美波北京建筑大学环境与能源工程学院北京市建筑能源高效综合利用工程中心北京100044

在光热系统中,集热器作为光热转化的核心部件通过光谱选择性吸收涂层将太阳能转化为热能。因此,对选择性吸收涂层进行优化能够有效提高集热器的工作效率。选择性吸收涂层的主要吸收机理为本征吸收和干涉吸收,提升涂层吸收效率的策略有... 详细信息

在光热系统中,集热器作为光热转化的核心部件通过光谱选择性吸收涂层将太阳能转化为热能。因此,对选择性吸收涂层进行优化能够有效提高集热器的工作效率。选择性吸收涂层的主要吸收机理为本征吸收和干涉吸收,提升涂层吸收效率的策略有材料掺杂、等离激元、光学陷阱等。在集热器实际工作过程中,选择性吸收涂层的失效是影响其效率的主要因素,明确失效原因和寻找解决方案是进一步研究选择性吸收涂层的重点。综述了太阳能选择性吸收涂层的种类及原理,梳理了涂层的失效机制,总结了抑制涂层失效的方法。

关键词：太阳能选择性吸收涂层失效机理预防方法

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基于化学链的氮转化与利用的研究进展

燃料化学学报(中英文) 2024年

作者：武婕刘大伟马晓迅徐龙西北大学化工学院碳氢资源清洁利用国际科技合作基地陕北能源先进化工利用技术教育部工程研究中心陕西省洁净煤转化工程技术研究中心陕北能源化工产业发展协同创新中心

“双碳”背景下，氮或将成为取代碳的重要元素，可完成无碳燃料氨以及其他化合物的生产。其中，氨不仅是重要的化工原料，更是良好的能源载体。化学链技术通过重新设计反应路径，将过程分解为不同空间或时间内进行的两个或多个子反应，... 详细信息

“双碳”背景下，氮或将成为取代碳的重要元素，可完成无碳燃料氨以及其他化合物的生产。其中，氨不仅是重要的化工原料，更是良好的能源载体。化学链技术通过重新设计反应路径，将过程分解为不同空间或时间内进行的两个或多个子反应，通过载体介质的反应和再生在耦合系统中实现物质和能量传递。作为一种新兴的清洁、有效能源转化手段，化学链技术近年来得到了广泛的关注。基于此，本文对化学链技术在含氮化合物合成与转化领域中的研究进行综述，概述了以Haber-Bosch工艺为基础的多相催化和光、电等外场力驱动的化学链合成氨工艺的新发展，并对其进行总结和讨论。在含氮化合物合成方面，介绍了化学链技术用于氨氧化制一氧化氮以及烷基硝酸酯为关键中间体的烷烃化学链制醇类物质的过程。最后对基于化学链的氮转化与利用面临的挑战进行了分析和讨论，以期为今后化学链制含氮化学品提供参考。

关键词：化学链含氮化合物合成氨氨氧化

提升电网可靠性的储能系统最优经济性规划方法

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太阳能学报 2024年第2期45卷 251-262页

作者：马速良武亦文李建林侯晓辉李东挥储能技术工程研究中心(北方工业大学) 北京100144 大唐(赤峰)新能源有限公司赤峰024000

提出兼顾电力系统多主体经济性与可靠性的储能电站优化规划方法。首先使用最优规划方法计算多主体经济性目标下的储能电站容量配置结果;然后使用蒙特卡洛(MC)模拟方法评估电网长时可靠性;而后基于经济性、可靠性及电网效益指标,使用逼... 详细信息

提出兼顾电力系统多主体经济性与可靠性的储能电站优化规划方法。首先使用最优规划方法计算多主体经济性目标下的储能电站容量配置结果;然后使用蒙特卡洛(MC)模拟方法评估电网长时可靠性;而后基于经济性、可靠性及电网效益指标,使用逼近理想解排序法(TOPSIS)评估储能电站在各节点配置效果得分,统计多种发电及负荷场景下各节点评分实现选址,并依据储能功率及容量分布函数实现储能电站容量配置。最后,通过RBTS BUS6仿真,分析所提方法与单一指标下储能规划的对比结果以及关键参数的影响机理,验证所提方法的有效性及优越性。

关键词：储能选址经济性规划可靠性