电催化二氧化碳还原催化剂、电解液、反应器和隔膜研究进展

人类社会的正常运转非常依赖化石能源,然而化石能源的消耗已导致能源危机和环境污染,同时空气中CO_(2)的含量从工业革命以来一直攀升。将CO_(2)通过催化反应转化为高附加值的燃料和化学品,不仅可以缓解环境问题,还开辟了一种燃料合成新路径,其中电催化CO_(2)还原技术由于条件温和、反应可控、对环境友好和产物众多受到广泛关注。电催化CO_(2)技术有四个关键步骤:(1)电荷传输(电子从导电基底传输到电催化剂);(2)表面转化(CO_(2)吸附在催化剂表面并被活化);(3)电荷传输(电子从催化剂表面传输到CO_(2)中间体);(4)传质效应(CO_(2)从电解质扩散到催化剂表面,产物以反向路径扩散),前两个步骤依赖于具有丰富有效活性位点的催化剂,后两个步骤依赖于电解质的性质、隔膜的类型和电解池的配置。本文从工业化和商业化电催化CO_(2)技术出发,系统地归纳催化剂的发展、电解液的影响、反应器的进展和隔膜的类型,最后对电催化CO_(2)还原的产业化进行展望。

一种用于电还原CO_(2)生成甲酸的高性能连续流动式MEA反应器

电化学二氧化碳还原反应(CO_(2)RR)是一种利用间歇性可再生电力缓解环境问题,并且生产液体燃料和工业化学品的有前途的方法。然而,传统的H型反应器由于在电解液中较低的CO_(2)溶解度以及两电极之间较大的极距而导致高欧姆电阻,严重限制了CO_(2)RR的电化学性能,不利于CO_(2)RR在工业应用的发展。在本文中,我们设计了一种基于0.5 mol·L^(-1)KHCO_(2)的自生长Cu/Sn双金属电催化剂的高性能连续流膜电极组件(MEA)反应器,用于将CO_(2)转化为甲酸。与H型反应器相比,流动式MEA反应器不仅显示出优异的电流密度(-1.11 V_(RHE)时电流密度为66.41 mA·cm^(-2)),而且还保持了较高的甲酸法拉第效率(89.56%),并且能够稳定工作至少20 h。本文还设计了一套新型CO_(2)RR系统,可以有效地分离气态/液态产物。出乎意料的是,在-0.91 V_(RHE)且电池电压为3.17 V时,甲酸的生产率为163μmol·h^(-1)·cm^(-2)。本文为克服电化学CO_(2)RR的传质限制以及分离液体和气体产物提供了一条新途径。

夏热冬冷地区室内热舒适的研究

对某办公室的热湿环境进行为期一年的现场测试和问卷调查研究,分析讨论了夏热冬冷地区人工环境和自然环境下热感觉评价指标和热舒适性,并进行曲线拟合,得到了夏热冬冷地区办公建筑室内热舒适模型,并与其他湿热地区研究结果进行对比。在前人研究基础上,将ASHREA标准中所提出的舒适区进行适当调整,探索适用于我国夏热冬冷地区的热舒适区及热舒适标准的修订。

夏热冬冷地区动态空调控制策略

通过对湘潭市某办公室室内外空气温度进行全年实测,结合夏热冬冷地区其他典型城市的气象资料,计算分析湘潭、长沙、上海、重庆4个城市全年中性温度变化规律,根据热舒适理论和室内热湿环境评价标准,提出一种适合夏热冬冷地区的动态空调控制策略,为提高夏热冬冷地区室内热舒适性和减少空调能耗提供建议和参考。

吊扇对分体式空调器热舒适性及能耗的影响

以使用分体式空调器的某办公室作为研究对象,将空调器设定温度分别设置在25℃,26℃和27℃的稳态和25℃→26℃→27℃动态变化,将吊扇开启或关闭,对室内环境参数进行现场实测,根据室内环境评价标准进行热舒适评价,并进行耗电量分析,为分体式空调器产品开发、热环境设计和节能等提供参考。