对苯二胺在血红蛋白/聚L-谷氨酸/玻碳修饰电极上的可逆氧化

采用电聚合法在玻碳电极(GCE)表面得到导电性能良好的聚L-谷氨酸(PGA)薄膜,通过共价键合法将血红蛋白(Hb)固定于电极表面得到稳定且具有催化活性的Hb/PGA/GCE修饰电极,将其用于对苯二胺(PPD)的可逆氧化。修饰电极交流阻抗及血红蛋白直接电化学实验表明,血红蛋白成功地固定于电极表面,保持良好的电催化活性,能有效催化H2O2的还原。PPD在电极上表现为受吸附控制的准可逆氧化还原反应,Ip,a/Ip,c约为1.02,电极没有明显的钝化现象。氧化还原峰电流与PPD的浓度均呈良好的线性关系,Ip,a(μA)=3.124+0.705cPPD(mmol/L)(r=0.9973)。H2O2的存在使PPD氧化还原峰型更对称,可逆性更好,表明体系中PPD氧化与过氧化酶催化途径一致。

钴卟啉的不可逆氧化及含氟聚合物对钴卟啉复合膜氧络合寿命的影响

研究了甲基丙烯酸八氟戊酯 乙烯基咪唑共聚物 (PFIm)与 5 ,1 0 ,1 5 ,2 0 四 (邻 三甲基乙酰胺苯基 )钴卟啉 (TPPCo)复合膜的氧络合百分率随环境湿度和时间的变化 ,讨论了钴卟啉不可逆氧化的机理、动力学 ,及钴卟啉与氧络合的寿命 .空气中的水分子进攻与氧络合的钴卟啉 ,生成过氧化氢自由基和三价钴卟啉 ,是钴卟啉失去与氧络合能力的主要原因 .发现PFIm的憎水性可抑制由水分子引起的钴卟啉的不可逆氧化反应 ,可显著延长钴卟啉与氧络合的寿命 ,从而使含氟的PFIm TPPCo膜与氧络合的寿命要比甲基丙烯酸辛酯 乙烯基咪唑共聚物 (POIm)

乙二醇溶剂热合成的CeO_2的可逆氧化还原性及CO_2捕获性能

利用乙二醇的还原性,采用乙二醇溶剂热法制备了表面具有丰富氧空穴的CeO2-GST纳米晶,对其进行了X射线衍射、透射电镜、X射线光电子能谱、原位H2还原-O2氧化循环和CO2原位红外漫反射表征,并研究了其可逆氧化还原性及CO2捕获性能.结果表明,与CeO2-nanorod和柠檬酸溶胶法合成的CeO2-CA样品相比,CeO2-GST纳米晶具有最好的可逆氧化还原性能和循环稳定性,同时在50 oC下具有最好的CO2吸附性能(149μmol/g).利用原位红外漫反射光谱研究了CO2在还原CeO2表面的吸附情况,发现CO2主要以双齿碳酸盐和桥连碳酸盐两种形式吸附在CeO2表面,其中桥连碳酸盐物种不稳定,He吹扫可脱附.此外,CO2在CeO2-nanorod上还会生成稳定的甲酸盐和单齿碳酸盐物种.

植物半胱氨酸可逆氧化修饰蛋白质组学技术研究进展

活性氧(ROS)介导的蛋白质半胱氨酸(Cys)可逆氧化修饰对于调控植物发育和逆境应答过程具有重要意义.近年来新发展起来的高通量氧化还原蛋白质组学技术包括:基于荧光素、生物素-巯基特异性试剂、同位素亲和标签(ICAT)、巯基特异性串联质量标签(CysTMT/iodoTMT),以及iodoTMT与同位素标记相对和绝对定量(i TRAQ)试剂联用等标记技术.这些技术的发展完善为系统研究植物蛋白质氧化还原修饰提供了重要手段.综述了植物Cys可逆氧化修饰蛋白质组学技术的研究进展.

基于可逆固体氧化物电池的电氢耦合微电网全生命周期规划-运营研究

为促进实现“双碳”目标,新能源将成为未来能源供应的主体。考虑到高比例新能源对电力系统容量规划和调度运营带来的巨大挑战以及电氢能源需求量的持续增长对电力系统的影响,以微电网为研究对象,设计基于可逆固体氧化物电池的考虑源荷不确定性的电氢耦合微电网全生命周期规划-运营优化模型及其求解算法。首先,针对风光产电、电氢负荷等多种不确定因素,设计包含微电网全生命周期内各年份不同典型日的数据,以构成随机场景。其次,对电氢耦合微电网容量规划成本、全生命周期调度运营成本以及新能源年均渗透率等多个优化目标进行数学表达,并对各发电机组、可逆固体氧化物电池以及储氢库的规划-运营约束进行线性描述。然后,设计一种改进的增广ε约束算法求解模型的Pareto解集,并提出一种平衡决策方法从解集中获取最佳规划-调度方案。最后,仿真结果表明,所提方法能均衡各优化目标,在保证新能源高渗透率的同时提升电氢耦合微电网的可靠性以及规划-运营经济性。

基于可逆固体氧化物电池的气电双向耦合统一调度优化

传统多能市场模型一般将异质能源转换装置视作市场主体,例如燃气电厂等。能源互联网理念下,异质能源的综合利用要求打破种类壁垒,形成统一能源传输系统。计量的能源形式不统一,能源转换方向单一,限制了能源互联网的应用场景。基于实验数据推导可逆固体氧化物电池(reversal solid oxide cells,r SOC)等效物理模型,提出一种rSOC双向能源传输管道的电力-天然气统一市场模型,并将节点边际价格(locational marginal price,LMP)推广到异质能源的统一能价机制,验证rSOC异质能价双向传递作用。研究表明应用rSOC双向传输管道有助于节省供能成本,提高综合能源市场经济效益和调度效率。所提异质能源市场统一价格理论,以及气电统一市场模型为综合能源联合交易提供理论基础和模型参考。

基于可逆固体氧化物电池的风光氢综合能源系统容量规划

可逆固体氧化物电池(reversible solid oxide cell,RSOC)作为新型氢储能技术,有利于促进可再生能源消纳、提高系统运行效率。为此,提出一种基于RSOC技术的风光氢综合能源系统规划设计方法。首先,建立风光氢综合能源系统规划模型,考虑RSOC辅助系统(balance of plant,BOP)功耗占比高、功率调节受限等约束。其次,以系统年弃电缺电量、投资成本最小化为目标,采用粒子群优化算法求解该规划问题。最后,针对氢气价格、RSOC成本等不确定性因素,开展系统规划灵敏度分析。仿真结果表明该方法能够获得合理的配置方案,大规模减小系统弃电缺电频率,提升系统资源配置的灵活性。

基于可逆固体氧化物燃料电池的综合能源站容量优化配置

针对综合能源系统清洁能源消纳问题,提出一种考虑设备效率退化的可逆固体氧化物燃料电池综合能源站容量优化配置方法。基于可逆固体氧化物燃料电池运行特性提出综合能源站架构,并建立能源站设备数学模型和效率退化模型;在充分考虑能源站设备效率退化的情况下,以能源站全生命周期净现值最大为目标建立系统氢储能容量优化配置模型,并利用改进遗传粒子群优化算法和CPLEX工具箱对模型进行求解。算例分析验证了所提方法的有效性和合理性。

可逆固体氧化物电池的部分功率变换四象限运行能效优化

为了提高可逆固体氧化物电池(reversible solid oxide cell,rSOC)的并网转换效率,提出一种基于部分功率变换(partial power conversion,PPC)技术的双极性优化方案,对比单极性电路能够提升电池电压支撑范围以及系统效率。建立rSOC的电化学模型并分析PPC变换下的电压功率范围,分析表明在双极性变换下,变换器的轻载工作带与rSOC在双向运行时不对称的功率特性降低了系统效率。为进一步优化系统,根据效率与功率需求优化了rSOC工作运行带,使变换器能够正常工作,并结合双极性变换与LLC的特点,提出一种双极性双向LLC谐振变换器,能够满足4种工作模式,并分析了变换器正反向增益特性,提出非对称工况下的谐振参数设计方案,使正反向均能高效运行。最后完成了系统仿真与模式切换仿真,搭建实验平台,验证了所提储能系统优化方案的高效性与实用性。

计及电价波动的可逆固体氧化物电池“发电-电解产气”综合能源系统建模分析

综合能源系统是今后分布式发电站的重要发展方向之一。为了分析计及电价响应和电网激励对电转气(power to gas,P2G)技术的影响,建立了一个结合沼气厂的可逆固体氧化物电池(reversible solid oxide cell, RSOC)热-电-气综合能源系统模型。利用GAMS仿真软件分析了案例中引入的不同能量消耗方式对系统的影响,比较了热电联产(combined heat and power, CHP)和RSOC两种消耗沼气生产电力和热能方式的优劣,分析了电价波动对综合能源系统的投资成本和“弃风、弃光”的决策影响。引入RSOC之后带来的高电能转化率与CHP产生的高热量转化率相配合,能减少系统的投资成本,使可再生能源得到更合理地配置;引入沼气储罐可以平衡每天的供需要求,使系统的自耗电能力得到大幅提升,系统从电网购电降低了20%。随着电价持续增长,沼气储罐和RSOC的最优投资容量逐渐增加。当电价增长一倍时,最优系统案例中从电网购电量同比降低89.944%,同时系统的投资成本增速比传统系统慢。

可逆固体氧化物电池SrTiO_(3)基燃料极材料的研究进展

可逆固体氧化物电池RSOCs在SOFC/SOEC双模式下交替运行,可实现清洁能源—电能的可持续循环,起到“移峰填谷”的作用,因其具有效率高、运行时间长、储能规模大等优点,在能源互联网建设中具有广阔的应用前景。传统Ni-YSZ燃料极材料在使用含有硫杂质的燃料气时极易硫中毒,在使用碳氢燃料时易产生积碳。而钛酸锶(SrTiO_(3))钙钛矿材料因其具有高度可调的结构及性能、良好的结构稳定性及热化学稳定性、较强的抗积碳抗硫中毒能力等,成为研究最为广泛的RSOCs燃料极材料。综述了SrTiO_(3)基RSOCs燃料极的研究进展,并阐述了其相关机制研究,指出了SrTiO_(3)基燃料极在未来RSOCs应用中所面临的挑战。

氮杂环化合物对苄醇电氧化的催化媒介作用研究进展

将芳香醇选择性地氧化为相应的羰基化合物(醛或酮)一直是化学研究人员面临的挑战之一.有机电合成技术中的间接电氧化法是进行芳香醇电氧化反应的常用方法,其中通过调控有机媒质结构是提高醇氧化选择性的一种有效途径.我们综述了几类含不同框架的有机媒质及其在醇的电化学氧化转化中的应用,介绍了这几类有机媒质的结构及其在间接电氧化反应中的作用机制,并进一步阐述了如何提高有机媒质的稳定性、溶解性和催化活性,实现醇的可控氧化转化.

可逆固体氧化物电池的精细模型及双向控制策略

目前,可逆固体氧化物电池(rSOC)的数学模型已引起越来越多的关注,常作为研究rSOC的内部动态响应并进一步优化系统运行的工具。在本研究中开发了rSOC的精细模型,并设计双向能流的控制模型,从而控制燃料气体利用率处于稳定水平。与以往研究相比,本文所提出的模型讨论了考虑堆性能和电化学/热特性的rSOC电堆的详细建模。在PSCAD环境下进行了rSOC的参数分析和控制策略的验证。结果表明,较高的温度和较低的利用率可以提高运行性能。从仿真结果来看,稳定的燃料利用率验证了系统控制策略的有效性。

基于可逆固体氧化物电池的电氢一体化能源站容量规划

在中国提出“2030碳达峰,2060碳中和”重大战略目标的背景下,电氢能源系统被认为是未来一种极具竞争力的新型能源供给方式,考虑对加氢站和充电站分别单独规划会造成多余的土地资源占用以及通过电氢能源互动提升能源系统的灵活性、经济性,该文提出基于可逆固体氧化物电池的电氢一体化能源站设想,并对能源站内的可逆固体氧化物电池和储氢库进行容量规划。首先,在电氢能源系统中构建电氢一体化能源站模型,对风电出力、光伏出力、电力负荷、氢能负荷4个不确定因素进行随机场景生成,并用自相关性系数法进行场景时序修正。然后,构建电氢一体化能源站的可逆固体氧化物电池以及储氢库容量规划模型,并用粒子群算法求解此非线性混合整数规划问题。最后,结合全年运行数据和可逆固体氧化物电池寿命模型,对可逆固体氧化物电池容量配置方案进行修正,并对重要参数进行规划灵敏度分析。仿真结果表明,所提方法能够获得合理的配置方案,可提升电氢系统的经济性和灵活性。

基于可逆固体氧化物电池堆的电能高效存储

研究了固体氧化物电池堆中电能的可逆存储与产生，通过相变金属存储燃料电池模式下的热能并在电解池模式下加以利用．系统的荷电状态（即氢燃料百分比）可显著增加开路电压，系统压力的增加有效提高了开路电压．较高的系统压力可促进电极表面的物质扩散和输运，相应地改善电极的极化电阻．通过有效的热能管理，系统的电能可逆存储的循环效率可高达92％．

船用一体式可逆固体氧化物燃料电池的催化反应机理和传递过程的数值模拟分析

为研究可逆固体氧化物燃料电池(reversible solid oxide fuel cell,RSOFC)的催化反应机理和传递过程,基于多物理场传递和多步基元反应模型,采用合成气燃料,建立二维数学模型描述双向可逆工作过程,并通过实验进行验证。结果表明:电极吸附和解附反应分别集中于靠近气体通道和靠近电解质的区域;电极厚度和多孔微结构特征对气体扩散和表面成分分布影响显著。电化学反应集中在靠近电解质层的100μm内。Ni s和CO s是发电和电解的主要表面成分。与宏观气体反应模型相比,表面基元反应模型的结果与实验值更接近。

电/热/气多能转换的可逆固体氧化物燃料电池信息物理融合建模与仿真

信息物理融合是能源互联网的重要特征,是能源互联网能量管理系统亟需解决的关键基础问题之一。选取涵盖电、热、气三种能量流的可逆固体氧化物燃料电池（reversible solid oxide fuel cell,RSOFC）作为典型能量节点开展信息物理融合建模研究,建立了基于质量守恒和能量守恒的RSOFC发电和制氢2种工作模式的电化学过程物理模型,利用状态机达到电池运行过程中2种工作状态的转换,采用时序分析方法研究可逆固体氧化物燃料电池节点信息系统与物理系统之间的信号交互,构建能量节点的信息物理融合动态模型,同时对节点内部的电、热、气不同能流形式进行归化统一表征,明确节点的多能转换关系。利用所建立的模型对不同调度时间步长的2个案例进行仿真分析,结果表明构建的RSOFC信息物理融合模型能够在短时间内对调度信号作出准确响应,并使燃料利用率或蒸汽利用率以及电堆温度保持在预设的合理范围之内,验证了所建模型对能量节点的调度、控制和交互功能。

可逆固体氧化物电池模式切换时的动态特性分析

在发电和电解模式下,可逆固体氧化物电池(RSOC)电堆内部的热质传输差异较大,导致其工作模式切换时电堆的输出稳定性较差,不利于其长期运行。文章基于有限元数值仿真,建立多物理场耦合的三维模型对RSOC模式切换时的动态特性进行研究。研究结果表明:在RSOC进行模式切换时,电流密度会产生短暂的超调现象;电流密度超调量的大小与压强无关,稳态时的电流密度随着压强的增大而增大;在模式切换前后,电池工作温度由逐渐上升改为逐渐下降并趋于稳定。

可逆固体氧化物燃料电池(rSOFC)技术的研究进展

可逆固体氧化物燃料电池(rSOFC)技术可实现高效率的电力生产和低成本的能量存储。从小规模的家庭用电系统到大范围的分布式发电,rSOFC系统均可根据负载的用电要求实现电解池电解制气与燃料电池发电两种模式之间的可逆切换,因此被视为未来发电与储能一体化的重要载体,研究者们对rSOFC系统已开展了大量研究。综述了rSOFC技术以及耦合其他系统的研究概况,讨论了集成系统的构成、优缺点和研究进展,并对rSOFC未来发展方向进行了评述。

溶液浸渍法优化可逆固体氧化物电池氧电极研究进展

可逆固体氧化物电池(RSOC)作为一种清洁高效的全固态、双模式能量转换装置,可以实现电能和化学能的可逆转换,在能源与环境问题日益严重的今天,其研究具有十分重要的意义。由于RSOC需在固体氧化物燃料电池(SOFC)和固体氧化物电解池(SOEC)2种模式下交替运行,这就要求电极材料具有良好的电催化活性和物理化学稳定性,其中,氧电极的氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)的催化活性以及氧化还原稳定性成为影响电池性能的重要因素。为了提高氧电极的电子、离子导电性和催化活性,通常需要采用两相、多相复合的方法来提高电极的综合性能。溶液浸渍法不仅可以将材料之间因热膨胀系数(TEC)不匹配或化学相互作用带来的影响最小化,同时可以增加氧电极的比表面积、增大催化反应活性区等。综述了溶液浸渍法优化RSOC氧电极的研究现状及研究成果,并对其未来的发展方向进行了展望。