多相光催化反应工程介绍

多相光催化反应工程是化学反应工程学科的新领域。对近年来国内外有关多相光催化反应器模拟和设计研究现状进行了总结,探讨了辐射能传递行为、反应动力学和反应的温度效应;阐述了多相光催化反应器的设计因数,包括光源、几何形状、制造材料、热交换、混合和流动特性以及催化剂的放置;介绍了气固相和气液固3相光催化反应器的类型并分析了优缺点。认为现今反应器的设计方法仍然是用经验和半经验近似处理,仍需进行大量的基础研究和开发工作,以促进多相光催化技术的应用。

新能源化工技术

发展新能源是实现“碳中和”战略目标的必由之路。本文首先勾画出可再生能源转换利用基本途径,指出新能源化工技术研究的理论基础是电化学工程、光化学工程、生物化学工程、分子化学工程、系统工程和人工智能等;其次,以可再生能源制氢、燃料电池发电与化学品共生、太阳能转换过程为例,阐明可再生能源资源转换中的化工问题;第三,通过对锂离子电池和钠离子电池中多元过渡金属氧化物正极材料及其电极制备过程开发,揭示电化学储能材料与器件制造过程工程特性;第四,介绍了化工系统工程和人工智能在电池状态预测模型构建、综合能源系统管理、光-储-充系统集成与优化运行中的应用。最后,根据各种案例分析,归纳出新能源化工研究的本质是将新能源转换与储存中涉及的“生物/光/电化学反应”,从实验室放大到规模化生产装置,阐明反应中的传质、传热和传荷机理及其反应工程特性。对未来新能源化工技术研发,从“共性科学问题”和“关键技术”两个层面提出了若干研究方向以供参考。