氢能汽车发展现状及未来展望

氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源,被广泛应用于交通、能源、工业等领域。“双碳”目标下,发展氢能已上升为国家战略。2022年,国家发展改革委、国家能源局联合印发了《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,提出有序推进氢能交通领域示范应用。2024年《政府工作报告》指出要加快氢能产业的发展。

贵金属分散多孔性氧化铝膜用于高温气体分离与反应

利用溶胶、凝胶法将白金族贵金属的超微粒子分散到多孔性氧化铝薄膜 的微孔表面，得到一种新型的多孔性气体分离膜．将这种薄膜应用到Ｈ２－Ｎ２ 混合气体的分离，在４００℃的高温下具有良好的气体选择透过性和分离能力． 研究结果表明，本薄膜的高温分离系数可达６．５～７．０，远高于根据Ｋｎｕｄｓｅｎ 扩散机理所推算出的３．７４的理论值和目前文献报道的同类型膜的２．５～３．０ 的水平．通过表面及显微分析，发现这种薄膜的透过机理是由化学吸附所引 发的表面扩散过程，从而加速了氢气的透过速度．另外，将这种膜用于膜反应 器中，应用到甲烷的水蒸气转化反应．由于反应过程所生产的Ｈ２通过膜源源 不断地分离出去，化学反应平衡向正反应方向倾斜，从而在较低温度下即可 获得很高的转化率．４７５℃，Ｓ．Ｖ．＝７５０～１０００ ｈ－１，Ｈ２Ｏ／ＣＨ４＝３．０的反应条 件下，甲烷的转化率达到８０％以上，几乎相当于固定床反应器及热力学平衡 值的２倍，同时可获得很高的Ｈ２收率．这种反应器在燃料电池、Ｈ２透平等新能 源体系的开发中具有广阔的应用前景．

EA-8402分子筛催化剂上乙苯/乙烯烷基化反应的宏观动力学研究

用磁驱动内循环无梯度反应器在常压、593～653K 范围内考察了 EA-8402分子筛催化剂催化乙苯/乙烯烷基化合成二乙苯的动力学规律,建立了相应的宏观动力学模型:(-γ_(EB))=1654.47exp(-5884/T)p_(Et)^(0.256)p_(EB)^(0.522)通过对中试装置反应器进行的工况模拟计算,验证了模型的可靠性和适用范围。

BAA-8602分子筛上苯/乙醇烃化反应的动力学研究与反应器工况模拟分析

用内循环、无梯度反应器在常压、550～720K 下考察了在 BAA-8602分子筛催化剂上进行苯/乙醇气相一步合成乙苯的宏观动力学规律;建立了相应的幂函数型动力学模型。利用所建立的模型对拟应用此技术年产1250t 乙苯的工业反应器的操作工况进行了模拟计算与分析,考察了反应初始温度与原料的初始苯醇摩尔配比对反应器内温度分布、苯转化率以及乙苯选择性等指标的影响规律。

乙苯/乙烯烷基化反应中EA-8402分子筛催化剂的失活动力学研究

用内循环无梯度反应器,在593～633K范围内考察了在乙苯/乙烯进行定向烷基化反应合成对二乙苯时,EA-8402分子筛催化剂的失活行为,建立了相应的失活动力学模型: -da/dt=0.3271exp(-12.94/T)P_(EB)^(0.02)P_(E(?))^(0.383)·α这一模型可作为该反应的宏观动力学模型的补充。由失活级数d=1,按Levenspiel判据推断:其失活机理应该是不受内扩散阻力控制的平行-连串失活。

纳米管壁数对氮掺杂碳纳米管氧还原反应活性的影响

通过预氧化和氨水水热法在含有不同壁数的碳纳米管表面成功引入含氮基团,从而获得了氮掺杂碳纳米管(NCNT),并研究了纳米管壁数对不同NCNT氧还原反应活性的影响。研究表明,各NCNT中氮元素的含量和含氮基团的种类相似,但不同含氮基团的比例则相差较大,其中平均壁数为2.5的NCNT样品含有最低的吡啶氮和石墨氮比例,而该样品却展现出最高的电子转移数和最大的氧还原反应极限扩散电流。分析表明,NCNT的氧还原反应活性决定于纳米管壁数,而不是吡啶氮和石墨氮活性基团的比例,即NCNT的内壁为反应电荷的转移提供了有效导电途径,并通过隧穿效应将电子转移到外壁,而外壁的含氮基团活性位点得到电子从而将O2转变为OH-。随着NCNT壁数的增加,NCNT中电子隧穿效应减弱,NCNT的氧还原反应(ORR)活性也随之降低。

质子交换膜燃料电池用复合柔性石墨板的制备及其性能

高性能双极板的制备是实现质子交换膜燃料电池电堆高性能的关键,石墨基双极板由于高导电导热性和耐化学腐蚀性被认为是非常有潜力的双极板。本文以膨胀石墨基材和丙烯酸酯树脂为原料,通过真空模具模压成型、浸渍以及清洗等工艺,制备了双面流道膨胀石墨/丙烯酸酯复合柔性石墨双极板,并对其物理化学性能进行测试。结果表明,双侧的异型流道成型情况、尺寸精度良好,流道周期宽度可达到1.6 mm,流道深度可达到0.37 mm。成型之后石墨片层密实地堆垛在一起,丙烯酸酯树脂和膨胀石墨结合良好;气体渗透率为0.62×10^(-6)cm^(3)·s^(-1)·cm^(-2),接触电阻≤2.25 mΩ·cm^^(2),电导率达到332 S·cm^(-1),抗弯强度达到28 MPa;同时表现出优异的耐腐蚀性能,腐蚀电流密度为0.85μA·cm^(-2)时,经过4500 s的恒电位(1.2 V)腐蚀之后,腐蚀电流密度依然<1μA·cm^(-2)。可见该膨胀石墨/丙烯酸酯复合柔性石墨双极板具有制备方法简单,性能优异的特点,具有较好的应用前景。

高精密膜电极部件材料及组件工程化开发

膜电极作为燃料电池的核心部件,是多相物质传输和电化学反应的场所,对整个电池的成本、性能和寿命有决定性的影响。虽然近年来国内企业在膜电极性能方面有了长足的进步,但在关键原料的国产化及膜电极开发关键技术上仍存在技术瓶颈。为满足燃料电池膜电极的高效率、高一致性及稳定性需求,亟需完成关键原材料的自主化研发及膜电极的批量化制造工艺,打通基于自主技术的燃料电池产业链,突破膜电极及其零部件高精度.