氨/氢燃料射流点火船用发动机燃烧特性

为突破氨在发动机中的燃烧局限性,促进氨燃料高效快速燃烧,提出了一种利用氢气射流火焰点燃氨燃料的方案。通过向主动式预燃室供给氢气,进气道内预混氨/氢燃料,实现氨在大缸径船用发动机上的稳定高效燃烧。基于数值模拟计算方法,在改进了Otomo氨/氢机理基础上,探究了进气温度、掺混氢气的质量分数和主燃室当量比对氨/氢燃料着火与燃烧特性的影响。研究结果表明,射流火焰可以在主燃烧室形成燃烧所需的热力学环境和高活性热射流。在当量比为0.4、不掺混氢气的条件下,450 K进气温度可以实现氨燃料发动机的稀薄燃烧,在掺混氢气的质量分数较低时,射流点火对火焰发展促进作用更显著;掺混氢气的质量分数提高至10.0%可以使燃烧相位提前18°,但爆震风险增加;在进气温度为320 K和掺混氢气的质量分数为2.5%条件下,主燃室在当量比最小为0.45时可正常着火,但随着更接近理论空燃比的燃烧,指示热效率略有提升,主动预燃室氢射流点火的燃烧模式在实现氨发动机高效快速燃烧方面具有良好的潜力。

氨氢融合零碳内燃机燃烧过程综述

随着中国“碳达峰”与“碳中和”目标的提出,内燃机低碳化、零碳化势在必行。氨作为零碳燃料和氢的高能量密度载体,是实现碳中和有潜力的替代燃料。研发氨氢燃烧技术,实现氨高效清洁融合燃料零碳大功率内燃机高效近零排放对全球气候治理具有重大意义。该文在分析氨作为未来绿色能源的潜力及其在内燃机中实际应用的基础上,从氨氢内燃机的燃烧模式、氨氢燃料的燃烧化学反应动力学、氨氢燃料供给方式等方面综述了氨氢内燃机的燃烧的最新进展,对比分析了火花点燃/均质压燃/射流引燃3种燃烧模式、氨气道喷射/液氨缸内直喷2种燃料供给方式、主动射流/被动射流2种点火方式,提出并论述了基于氨在线裂解制氢实现基于单一液氨燃料油箱的氨氢融合燃烧,是内燃机实现碳中和的极具潜力的技术路线,指出了氨氢内燃机喷雾、燃烧和氮基排放控制三方面需要解决的关键技术和科学问题。研究表明:氨氢融合内燃机采用微量氢气(小于3%)引燃氨混合气,可以获得稳定燃烧和高热效率,并拓展稀然极限。氨氢融合零碳大功率内燃机作为氨燃料高效可靠的应用载体,在重型车辆、工程机械、远洋船舶、发电等多个领域具备广泛的应用潜力与价值,氨氢内燃机的研发可推动基础燃烧理论的进步,也可以促进中国内燃机产业迈上新的台阶。

燃料配比和点火提前角对氨氢发动机的性能影响研究

针对氨氢发动机在燃料匹配比和点火提前角参数不准确时会造成发动机输出效率较低、排放增加等问题,以某款直列六缸四冲程氨氢发动机为研究对象,给出不同研究参数,在GT-POWER中建立发动机仿真模型,并使用Simulink联合仿真验证了氨氢发动机仿真模型的可行性。研究燃料配比和点火提前角对发动机的性能影响规律,结果表明:发动机在9∶1的氨氢比下有最佳的综合使用效率;26°CA点火提前角时可以提高发动机效率,降低排气温度,但不利于减少污染物排放;14°CA点火提前角时可降低污染物排放,但会影响发动机工作效率;20°CA为最佳点火提前角。研究结果可为针对氨氢发动机的标定及进一步的性能规律研究提供参考。

论青海省氨氢新能源产业发展

国家清洁能源产业高地建设是国家赋予青海省的伟大历史使命和重大发展机遇,也是青海省参与国家“双碳”征程的重要途径和直接体现,意义巨大。非连续性清洁能源的大规模、低成本及长时间储存与跨地域高效输运是青海省国家清洁能源产业高地建设面临的瓶颈难题。近年来,绿氨(NH_(3))在全球范围内被越来越多地认为是最佳储氢载体和理想零碳燃料,液态绿氨被定义为氢能2.0和清洁能源终极形态。非连续性清洁能源大规模制氢-绿氢大规模合成氨-液氨长时间大规模储存-液氨跨地域大规模输运-氨氢燃料综合应用构成的氨氢新能源产业模式是全球公认的最有希望突破非连续性清洁能源大规模应用瓶颈的途径之一。首先总结了青海省清洁能源产业发展现状,详细介绍了氨氢新能源产业路线及产业化进展,最后对青海省发展氨氢新能源产业面临的机遇与挑战进行了总结与展望。

计及氢储能-制氨-碳捕集的综合能源系统低碳优化调度

针对高风光渗透率的综合能源系统存在的弃能及备用压力问题,考虑氢能单元、碳捕集和制氨装置联合运行,提出了一种含氢能、氨能与碳捕集的综合能源系统低碳优化调度方法,以提升系统的风光消纳能力和运行灵活性。一方面,提出了综合能源系统的运行框架,分析了氢能单元、制氨装置和火电机组掺氨燃烧以及碳捕集装置参与消纳风光的灵活经济运行策略,并进行了机理分析与建模;另一方面,为了缓解系统备用压力,建立了氢能单元-碳捕集-火电协同备用优化模型,挖掘氢能单元与碳捕集装置的备用能力,进而以总运行成本最小为目标,建立了综合能源系统的低碳经济调度模型。基于改进的IEEE 39节点系统进行仿真分析,结果验证了所提调度方法的有效性和可行性。

点燃式氨氢燃料发动机燃烧与排放模拟研究

通过三维数值仿真方法研究了化学当量比下掺氢比和点火时刻对点燃式氨氢燃料发动机燃烧与排放的影响。结果表明,增加掺氢比可加速火焰传播,缩短燃烧持续期,提高缸内压力和温度峰值。随着掺氢比增加,未燃氨和N_(2)O排放减少,燃料型和热力型NO生成增多。点火时刻的适当提前可有效改善燃烧特性,平衡NO、N_(2)O和未燃氨的排放。随着点火时刻的推迟,NO排放减少,N_(2)O和未燃氨排放呈相反趋势。然而,过于推迟点火会造成较多未燃氨排放,导致放热不完全,指示热效率下降。

两级浓淡燃烧室内氨-氢-空气预混旋流燃烧过程的NO_(x)排放特性

为了掌握燃气轮机两级浓淡燃烧室内氨-氢-空气预混旋流火焰的NO_(x)排放特性和影响NO_(x)生成的动力学机制,对氨-氢-空气预混旋流燃烧过程进行了三维反应流数值模拟并开展了燃烧反应动力学特性研究.结果表明:在掺氢比为35%、压力为0.5 MPa且当量比为1.20的绝热燃烧工况下,NO_(x)排放可降至54×10^(-6)(15%O_(2)).H+O_(2)(+M)=HO_(2)(+M)是燃烧压力影响氨-氢燃料燃烧过程中NO_(x)排放的关键反应.燃烧压力的升高会促进NO与HO_(2)反应并转化为NO_(2).对于氨-氢混合燃料而言,过高的掺氢比(60%~80%)会导致NO_(x)排放显著升高,而根据壁面热损失程度的不同,适当的掺氢比(35%~55%)则有利于实现较低的NO_(x)排放(54×10^(-6)~86×10^(-6)(15%O_(2))).

基于化学反应动力学的氨-氢混合无碳燃料燃烧爆炸机理研究

碳中和背景下,氨-氢混合无碳燃料备受关注,但合成氨与氨分解制氢过程也存在着氨-氢混合燃爆的风险。目前对氨-氢燃烧爆炸详细机理的研究不够充分,传统的详细机理十分复杂,计算耗时过长。为了研究高压下氨-氢混合气体的燃烧爆炸特性,使用零维均质模型(即不考虑空间分布且物理和化学性质均为均匀的简化模型),采用带有误差传播的有向关系图(DRGEP)法简化现有的氨-氢燃烧爆炸详细机理,再通过敏感性分析得到基元反应较少的氨-氢燃烧爆炸简化机理。将简化机理与计算流体动力学(CFD)模型耦合,开展管道内氨-氢燃烧数值模拟。结果表明,简化机理在验证层流火焰速度和点火延迟时间等方面表现出良好的性能。在爆破压力为59.61 atm和69.97 atm下,平均激波速度的相对误差低于1.4%,精度较高;且与简化机理耦合的CFD模型节约了计算资源。研究成果有助于推动氨-氢燃烧CFD模拟技术的发展,可为氨-氢混合无碳燃料的燃烧过程及爆炸防控提供理论指导。

天然气化工副产氢的氢能应用及氢-氨融合发展分析

天然气化工副产氢从传统的化工利用转化为氢能应用,可实现副产物提质升级,并有利于氢能产业发展。天然气化工生产的羰基合成气、乙炔尾气经过分离提纯制得高品质氢,并可将其创新性地应用于氢燃料电池汽车。提出了天然气化工副产氢经提质可成为多种符合国家标准技术要求的高品质氢,满足工业、交通、能源和建筑用氢等应用需求,以拓展氢能应用领域。针对当前氢能存在储运瓶颈及成本制约影响其大规模应用的难题,提出了天然气化工企业将该副产氢合成液氨,利用液氨作为储氢介质、零碳燃料的特性以及液氨相比气氢、液氢储存的明显优势,以氢-氨融合的方式进行转化应用,并分析了液氨在传统燃料、氨燃料电池和氨催化裂解制氢等应用场景及发展前景。天然气化工副产氢可突破传统的化工用途,向具有良好发展前景的氢能应用转化,在新能源领域发挥积极作用。

电力设计企业开发氢氨醇油一体化项目的对策探讨

近年来,绿色氢氨醇油一体化项目得到越来越多关注,产能不断提升,各大央企均积极布局,作为战略性新兴产业加快推进。本文从氢氨醇油一体化项目的特点出发,分析电力企业开发此类项目的优势和主要风险,提出针对性的开发对策。

贫预混燃烧室氨氢燃烧数值模拟研究

氨气因燃烧时无碳排放越来越受到人们的关注,通过数值模拟对纯氨以及氨氢混合燃料在贫预混燃烧室中的燃烧特性以及污染物排放进行了研究。结果表明:纯氨以及掺氢比为10%~50%的氨氢混合燃料均可在本文所采用的燃烧室中稳定燃烧;随着掺氢比的增大,主燃区温度越来越高,火焰形状越来越宽,在掺氢比达到61%时发生回火;随着掺氢比的增大,主燃区内产生的NO浓度单调递增;在火焰筒出口处由于从掺混孔以及冷却孔射入大量空气,掺氢比由0增加到30%时NO摩尔分数单调增加到2.13×10^(-4),当掺氢比继续增大时NO浓度呈下降趋势。

氨载氢燃料电池动力船舶技术方案

针对氢气在燃料电池动力船舶的储运难点,结合液氨的储运及成本优势,简要分析了采用氨载替代氢载在燃料电池动力船舶的优势,提出了氨载氢燃料电池动力船舶的技术方案,对燃料电池动力船舶的应用有一定的参考价值。

耳穴压豆联合氨酚双氢可待因在前交叉韧带断裂围术期镇痛的疗效分析

观察耳穴压豆联合氨酚双氢可待因在前交叉韧带断裂围术期镇痛的应用价值。方法 选取2022年3月至2023年12月间接受关节镜下自体肌腱重建前交叉韧带手术的64名患者作为研究对象,通过随机分组方法将其分为两组,每组各32例。A组患者在术后麻醉清醒后仅接受塞来昔布胶囊治疗。B组患者在术前一天及术后麻醉清醒后接受氨酚双氢可待因片和耳穴按压豆疗法。对两组患者在术后不同时间点的膝关节疼痛评分、活动度和膝关节综合评分进行评估,并监测治疗前后凝血功能和应激反应指标的变化,同时统计安全性指标。结果 与A组相比,B组患者在术后疼痛评分和膝关节评分方面表现出有统计学意义的差异(P<0.05)。此外,B组在术后应激反应指标水平及不良反应发生率上亦显示出统计学意义的差异(P<0.05)。两组患者在治疗后的膝关节活动度和凝血功能指标上没有显著差异(P>0.05)。结论 口服氨酚双氢可待因片联合耳穴按压疗法能够显著改善关节镜下前交叉韧带重建术后膝关节疼痛,促进膝关节功能恢复;且不良反应少,操作简单,值得临床推广应用。

双碳目标下的氨燃料航空动力研究进展及展望

为了获得氨燃料航空动力应用潜力评价,本文综述了氨燃料的绿色制取方法、氨燃料燃烧特性的研究成果以及氨航空发动机设计过程中可能存在的技术问题和相应的解决方案。综合已有研究成果,本文认为氨燃料航空发动机具有非常广阔的应用前景,采用氨氢混合燃烧在未来有望成为氨燃料航空动力系统的优选方案。

我国氨氢动力海上船舶创新发展研究

航运业的迅猛发展使得传统船舶的能耗与环境问题日益显现,氨氢动力海上船舶将成为未来海洋交通运载工具的重要发展方向,从而有助于完成“双碳”目标任务和应对国际海事组织温室气体减排战略导向。本文研判了氨氢动力海上船舶的发展需求并全面梳理了国际发展现状,系统分析了氨氢动力海上船舶的关键技术体系,涵盖安全防护、燃料加注、氨重整制氢、海上船舶氨氢动力、可再生能源制氢、基于可再生能源的合成氨工艺、有害污染物排放处理;立足国情,论证提出了我国氨氢动力船舶的阶段性发展目标、上/中/下游的产业发展要素。研究建议,开展氨氢燃料供应体系、氨氢动力海上船舶基础设施建设等专项规划,加强支持性服务设施的维护,尽快积累工程化经验,为后续大规模产业链及基础设施建设提供依据,稳健推动氨氢动力海上船舶产业创新发展。

适用可再生能源不确定特性的合成氨多稳态柔性工艺技术

双碳背景下,风光可再生能源发电是能源发展的重要方向,“绿氢”由于其长周期存储和零碳特征,可以有效解决风光电力消纳的难题,有望与电能一同成为未来能源体系的两大支柱。但是由于氢气自身特性和氢脆造成的材料瓶颈,“绿氢”发展遇到制储运多环节安全性与经济性挑战。绿电制氢制氨的“电制绿氨”路径被认为是解决“绿电”“绿氢”技术经济困局的重要途径之一。针对风光资源的不确定性,分析了基于合成氨“哈-博”工艺多种解决方案的优劣,提出了多稳态柔性“电制绿氨”工艺模式以解决“源网氢氨”复杂技术特征耦合下的设计、装置和运行问题;研究了多稳态柔性“电制绿氨”工艺的系统性技术架构、整定经济运行负荷与运行周期的最优化方法;开发了电氢氨一体化数字仿真模型,计及电力约束、资源波动、氢氨需求、系统运行效率和可靠性等因素,对全场景、全流程下的“电制绿氨”进行协同优化,形成了一套面向动态运行的绿电耦合化工的设计方法;研究了催化剂结构性能调优与合成塔内件结构的优化方法,开发了复杂变工况条件的催化剂宏观动力学模型,以及电氢氨一体化协同调度与智能控制技术。多稳态柔性“电制绿氨”工艺实现了合成氨经济运行负荷在30%~110%,负荷调节速率在0.5~1.0%/min,支持日、班,及班内多时域负荷调节要求,30%~110%负荷运行下单位合成氨综合能耗均优于GB 21344—2015《合成氨单位产品能源消耗限额》的标杆值。

离子液体调控合成Pt-Pd双金属纳米材料及其催化氨硼烷水解释氢

在离子液体溴化1-十四烷基-3-甲基咪唑([C14mim]Br)的调控下,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为稳定剂,在90℃水溶液中一步制备出双金属Pt-Pd纳米材料。通过透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、高角度环形暗场扫描透射电镜(HAADF-STEM)、X射线能谱(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等对产物的形貌、结构、组成和价态等进行了详细的表征分析。结果表明,除了纯Pd样品,其它比例的Pt-Pd纳米材料均具有多孔结构。离子液体对多孔Pt-Pd纳米材料的调控起到了重要作用,对于[Cnmim]Br离子液体,当烷基侧链长≥C12时,有利于形成多孔的Pd@Pt核壳球形结构。在氨硼烷水解释氢实验中,不同比例的Pt-Pd双金属纳米材料均表现出优于商用Pd/C的催化活性。其中,Pt3Pd7纳米材料具有最优的催化性能,催化过程在6 min内完成,产氢率高达100%。氨硼烷水解释氢的活化能(Ea)为36.15 kJ/mol,周转频率(TOF)为35.72 mol/(mol·min)。循环5次反应仅需51 min,产率仍能达到100%,表明该催化剂具有较高的催化活性和稳定性。

氨酚双氢可待因片在下肢静脉曲张日间手术中的疗效评价

目的探究氨酚双氢可待因片在下肢静脉曲张日间手术中的镇痛效果。方法选取我院择期行大隐静脉主干激光消融+小腿曲张静脉点状剥脱术患者150例作为研究对象。按照随机数字表法随机分成氨酚双氢可待因组(PD组)、曲马多组(T组)和对照组(C组),每组50例。PD组予术前、术后口服氨酚双氢可待因片,T组予术前、术后口服曲马多缓释片,C组未予口服药物。三组麻醉方式均为超声引导股神经阻滞联合镇静麻醉;记录三组麻醉前(T_(0))、手术切皮(T_(1))、肿胀液注射(T_(2))、激光消融时(T_(3))、点状剥除时(T_(4))、术毕时(T_(5))的平均动脉压(MAP)、心率(HR)情况;记录术中舒芬太尼用量和术中更改为喉罩全麻的发生率,术后即刻、2 h、6 h、12 h、24 h的VAS评分,术后镇痛补救曲马多用量,术后首次下床活动时间,患者满意度和不良反应。结果与C组比较,PD组和T组T_(2)和T_(4)时点的MAP和HR更为平稳,术中舒芬太尼用量、术后曲马多用量明显减少,术后2 h、术后6 h、术后12 h和术后24 h的VAS评分较低,术后首次下床活动时间缩短,术后恶心呕吐(PONV)发生率明显降低,患者满意度增加,差异有统计学意义(P<0.05);与T组比较,PD组术后头晕发生率明显降低,术后首次下床活动时间缩短,差异有统计学意义(P<0.05);C组有2例改为喉罩置入全身麻醉。结论大隐静脉曲张日间手术围术期口服氨酚双氢可待因片,联合超声引导股神经阻滞,术中血流动力学平稳,镇痛效果确切,且促进术后早期下床活动,患者满意度高,不良反应少,可在临床上安全应用。

苯丙氨酸脱氢酶分离纯化的开放实验教学设计与实践

开放实验教学既是一种教学理念,又是一种教学策略,在本科生毕业阶段和向研究生过渡的阶段显得尤为重要。本次开放实验教学设计依托课题组研究较为深入的苯丙氨酸脱氢酶,将发酵、提取、粗纯、精纯、酶活测定、高效液相色谱(HPLC)分析和十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)分析的整条项目链作为教学和实践内容,同时训练学生整理、处理数据和撰写报告的能力,提升其综合科研水平。

大肠杆菌L-苏氨酸脱氢酶的高效表达及其酶学性质分析

为提高L-苏氨酸脱氢酶(L-threonine dehydrogenase,L-TDH)催化L-苏氨酸脱氢合成L-2-氨基乙酸乙酯效率,通过基因挖掘的手段挖掘出来自大肠杆菌(Escherichia coli)的L-TDH,再借助pACYCDuet-1表达系统将其在E. coli BL21(DE3)中进行可溶性表达及鉴定。结果表明,L-TDH在E. coli BL21(DE3)中实现了高水平的可溶性表达,其裂解液中的酶活力为19.13 IU/mL,约为E. coli BL21(DE3)本底表达水平的79倍。纯化后的比活力为12.77 IU/mg,它的最适反应温度为45℃,最适反应pH值为9.0,在35℃和40℃保温120 min,残留酶活力仍能达到90%以上。此外,Ec TDH动力学参数也优于其他已报道的L-TDH,在转化L-苏氨酸合成2,5-二甲基吡嗪(2,5-dimethylpyrazine,2,5-DMP)的过程中具有更大优势,也为实现转化L-苏氨酸合成2,5-DMP的工业化生产奠定了理论基础。