碱性水电解镍基析氧催化材料最新进展

通过碱性水电解制氢技术,将可再生能源转化为绿氢,是实现能源储存和分布再平衡的最具应用前景的方法。开发低过电位的碱性水电解电催化剂是降低绿氢电耗和成本的必要条件。镍基材料是目前商业化碱性水电解制氢应用最广泛的电催化剂,但不断追求高电流密度和快速动力学的高效电催化剂是提高碱性水电解制氢设备性能的主要研究方向之一。综述碱性水电解制氢镍基析氧催化材料的研究进展,包括反应机理、评价指标和制备-结构-性能关系。同时,对目前存在的问题进行剖析,并对未来发展方向进行展望。

碱性水电解制氢装置模型研究综述

在大规模绿色制氢方面,碱性水电解制氢是一种相对成熟的技术,对碱性水电解制氢装置进行建模是理解、分析和优化碱性水电解制氢过程及相关设备的有效途径。目前,虽然存在多种研究碱性水电解制氢装置的模型,但缺乏对模型发展现状及其存在问题的总结。针对碱性水电解制氢装置模型的研究进展进行了综述,首先对3种主要的水电解制氢技术进行了对比,并对碱性水电解制氢装置采用的电解槽的工作原理进行了介绍;然后从稳态模型和动态模型的角度总结了基于碱性水电解制氢装置建立的模型;最后针对碱性水电解制氢装置组成部分的研发现状进行了介绍。分析结果显示:1)3种主要的水电解制氢技术分别为碱性水电解制氢、质子交换膜水电解制氢和固体氧化物水电解制氢。2)目前商业上碱性水电解制氢装置采用的电解槽的制氢效率在59%~70%之间,许多研究都集中在通过改变电解槽运行条件和创新其相关部件来提高其制氢效率方面。3)碱性水电解制氢装置的稳态模型主要包括热力学模型和电化学模型,动态模型一般包括气体纯度模型和热模型。研究结果可为进一步改进碱性水电解制氢装置建模提供理论和技术支撑。

碱性水电解制氢装置大型化的研究进展

发展基于水电解制氢的绿色氢能有助于消纳波动的可再生能源“弃光”“弃风”并显著降低氢能成本。碱性水电解制氢技术是未来大规模制备绿氢、连接可再生能源与高碳排放行业、协同实现“双碳”目标的关键性技术。实现绿氢低成本制取的核心是高效大功率碱性水电解制氢装置的高效化、规模化、大型化研制。碱性水电解制氢装置大型化技术攻坚与装备研发的重要方向是高电流密度、大功率和低能耗。电解槽的性能参数决定了整个系统的技术性能。文中从电解槽关键材料的研究、电解槽结构设计优化及相应配套设备大型化面临的挑战等方面描述了实现碱性水电解制氢装置大型化发展的方向。

碱性水电解制氢催化剂研究进展

氢能是一种绿色零碳的能源载体,电解水技术可以实现氢能与电能的高效转化。作为最成熟的电解水技术,碱性水电解制氢仍然有一些瓶颈需要克服,以期更适宜产业化的需求。概述电解水制氢的原理和碱性水电解的机理,着重介绍了碱性水电解的催化剂,同时对碱性水电解制氢的新趋势进行了展望。

新型凝胶填充复合膜用于碱性水电解

采用多孔填充策略,以多孔聚苯硫醚(PPS)无纺布为基膜,以聚乙烯醇(PVA)凝胶作为填充物,制备出凝胶填充复合膜。通过简便的刮涂法,结合化学交联,制备出PVA填充PPS交联复合膜(PPS-PVA),该膜同时具有高离子传导率、阻气性、化学稳定性和机械稳定性。在80℃条件下,与Zirfon UTP-500商品膜相比,PPS-PVA复合膜具有低面电阻(150 mΩ·cm^(2))和低氢气渗透率[3.5×10^(-8)mol·(cm^(-2)·s^(-1)·kPa^(-1))]。在60℃、30%KOH溶液中进行碱稳定性测试,500 h后复合膜中PVA的质量仍能保持在初始值的88%左右,并且膜保持良好的机械强度。采用PPS-PVA复合膜在500 mA·cm^(-2)的电流密度下进行单池碱性水电解,需要电压为1.91 V,低于使用Zirfon UTP-500膜时需要的1.96 V。

富碱性水弱胶结软岩巷道围岩控制技术研究

针对碱水环境下大南湖七号煤矿弱胶结软岩巷道大变形问题,综合采用现场实测与数值计算等手段,研究了碱水侵蚀下弱胶结软岩巷道围岩变形机制,分析了不同支护参数下巷道围岩塑性区演化及锚杆(索)承载特性,提出了弱胶结软岩巷道最佳支护方案。结果表明:现有支护参数下,巷道整体移近量及锚杆索受力均呈现先急剧增大后缓慢增大趋势,且2.0 m内顶板裂隙较为发育;富碱性水弱胶结软岩巷道具有初期变形快、浅部离层大的变形特点,应采取及时支护措施;锚杆、锚索排距是巷道围岩变形与锚杆、索载荷值的主控因素;提出并验证了锚杆预应力50 kN、锚固长度1.5 m、锚杆排距750 mm、锚索排距1500 mm的支护方案,实现了巷道长时稳定。

小麦粉碱性水保持力和膨胀势与其他品质性状的相关研究

测定了品质差异较大的2 8个小麦品种的理化性状,分析了其相关关系。结果表明:小麦粉碱性水保持力(AWRC)取决于籽粒硬度和可溶性戊聚糖(WEAX)含量,与蛋白质含量和面筋强度也密切相关;膨胀势与直链淀粉比例极显著负相关。籽粒蛋白质含量与SDS沉降值、和面曲线峰高极显著正相关,与Pelshenke值、和面时间相关不显著;SDS沉降值与Pelshenke值、谷蛋白大聚合体(GMP)含量、和面时间、和面曲线峰高均呈极显著正相关。SDS沉降值的化学基础是GMP ,它既与蛋白质含量有关,也与蛋白质品质有关;和面时间和Pelshenke值则主要与蛋白质品质有关;蛋白质品质性状与膨胀势、多酚氧化酶(PPO)活性没有明显相关。以上说明,小麦籽粒的理化性状如硬度、可溶性戊聚糖、蛋白质性状等影响了小麦粉碱性水保持力,而膨胀势主要决定于直链淀粉的含量,多酚氧化酶与蛋白质和淀粉等性状无必然联系。

ZrO_2-8 mol% Y_2O_3纳米晶的碱性水热法合成及其烧结体的电性能研究

以湿化学法制得Zr(OH) 4 和Y(OH) 3 的共沉淀为前驱体 ,在碱性介质中用水热法合成了ZrO2 8mol %Y2 O3 立方相纳米晶 .研究发现 ,不同水热反应温度、时间及pH值均对立方相纳米晶晶粒大小有较显著影响 .将ZrO2 8mol%Y2 O3 纳米晶在较低温度 (14 0 0℃ )下烧结制得了致密的固体电解质陶瓷样品 ,比通常高温固相反应法采用的烧结温度 (>15 5 0℃ )降低了 15 0℃以上 .测定了陶瓷样品 60 0～ 10 0 0℃下的氧浓差电池电动势及氧泵 (氧的电化学透过 )性能 .结果表明 ,用本研究方法制得的烧结体在高于 80 0℃时的氧离子迁移数为 1,具有优良的氧离子导电性能 .

Ti-2Al-2.5Zr合金在300℃碱性水中氧化的表面分析

利用原位 AES深度分析 ,XRD,和 XPS方法研究了 Ti- 2 Al- 2 .5 Zr合金在 30 0℃碱性水中氧化 130 0 0 h所形成的氧化膜的结构、成分和价态 ,及其随深度的变化。结果表明 ,氧化膜是由板钛型 Ti O2 、Al2 Ti O5(Ti O2 ·Al2 O3) ,Ti3O5,Ti2 O3和 Ti O所组成 ,氧化膜由表面到基体基本是按以上顺序交迭构成。通过 XPS和原位 AES分析发现钛合金表面形成由 Ti O2 ,Al2 Ti O5(Ti O2 ·Al2 O3) ,Ti3O5组成的较为稳定的厚约 80 0 nm的 Ti4 + (Ti O2 )层 ,随深度的增加出现了 Ti3+ (Ti3O5,Ti2 O3)和 Ti2 + (Ti O) ,直至基体 ,氧化膜总厚度约 30 0 0 nm。

碱性水电解阳极材料研究进展

本文述评了对工业电极材料的基本要求和提高阳极活性的几种途径，列举了一系列用于碱性水电解的活性阳极材料，在分析了材料物理化学特性与其催化活性之间的关系后。

植生型生态混凝土孔隙碱性水环境改善的研究

通过对多组生态混凝土孔隙水环境pH值的测定,考察了孔隙状态、高效减水剂以及蜡封方法对孔隙碱性水环境的影响。结果表明,生态混凝土孔隙水环境的pH值与孔隙的平均孔径成反比关系,与全孔隙率则没有明确的相关性。高效减水剂的掺量对孔隙水环境也有一定的影响,随着掺量的上升,pH值可降低0.5甚至更大些。对生态混凝土采用蜡封可有效抑制碱性物质向外界的释放,从而可使孔隙水环境pH值降低0.5～1,而且混凝土孔隙状态不会受到较大的影响。生态混凝土经过配合比的优化以及蜡封处理后,孔隙状态和孔隙水环境均能满足植生性的需要。

碱性水饱和正丁醇萃取体系联合大孔树脂纯化茶皂素研究

茶皂素为五环三萜类糖苷化合物,分子量较大,极性强,易溶于水,起泡性强。从茶籽饼中提取的茶皂素粗品溶于水后色泽深。这类色素成分亦为极性较大的水中易溶性成分,从而给茶皂素的脱色纯化带来了困难。本文主要通过碱性水饱和正丁醇对粗品茶皂素进行初步脱色与提纯,再利用筛选的大孔树脂对萃取相中的皂素进行进一步脱色,以制备色泽浅的茶皂素产品。结果表明,茶皂素在中强碱的水饱和正丁醇中的溶解度大于未加碱的萃取体系,同时色素得到大幅度去除。另外,以D280树脂进行后续脱色处理后,产品的纯度达到91%。因此,两种技术手段结合纯化茶皂素可以达到预期的目的。

临南油田弱碱性水表面活性剂驱油体系研究

为适应临南油田注弱碱性水开发需要,研发弱碱性水条件下的驱油表面活性剂对于油田增产增注具有重要意义。临南油田采出水为中性水,p H值6.89,矿化度44118 mg/L;处理水为弱碱性水,p H值7.88,矿化度39116 mg/L。通过测试不同类型表面活性剂与原油间的界面张力,优选出脂肪醇醚磺酸盐和烷醇酰胺类非离子表面活性剂构成的复合体系CDS6,探讨了溶液介质对界面张力的影响,优化了注入段塞和注入浓度。优化的复合体系CDS6组成为:0.1%CEOS6+0.2%CDA01。以中性水和弱碱性水作为介质时,CDS6体系与原油间的界面张力分别为5.84×10-3和1.70×10-3m N/m,弱碱性水与CDS6复配具有较好的降低界面张力的协同作用。物模驱油实验结果表明,弱碱性水配制的CDS6驱油效率高于中性水。在注入量0.4 PV时,0.3%CDS6弱碱性水溶液的驱油效率为57.33%,比水驱提高10.66%。

临盘油田弱碱性水驱提高驱油效率试验研究

为了解注弱碱性水驱是否能提高驱油效率的情况,进行了弱碱性水驱数值模拟和弱碱性水岩心驱替试验。室内研究和现场应用结果表明,采用弱碱性水驱可以提高驱油效率,从而起到提高油藏采收率的作用。

小麦碱性水保持力与品质性状和产量性状的相关性分析

利用小麦京771×Pm97034产生的重组自交系群体,对小麦碱性水保持力与其他品质性状和产量性状在重组自交系群体中的相关性进行了研究。研究结果表明:碱性水保持力与蛋白质含量和籽粒硬度呈显著和极显著正相关(r=0.189,r=0.253),与谷蛋白膨胀指数表现出了极显著的负相关(r=-0.232,P<0.01);与面筋指数、Zeleny沉淀值呈不显著的负相关;与湿面筋含量、膨胀势呈不显著的正相关。碱性水保持力与各产量构成因素的相关性均未达到显著水平,其中除与穗长呈不显著的正相关外,与其他产量性状均呈不显著的负相关。

碱性水电解用密封材料的制备及性能研究

采用模压烧结工艺制备不同质量分数的碳纤维、聚苯硫醚和二硫化钼填充聚四氟乙烯(PTFE)密封材料,并对其维氏硬度、压缩回弹性能和蠕变松弛性能等进行系统研究。结果表明,与国内某型号的碱性水电解PTFE密封垫片性能相比,本文的改性PTFE密封材料维氏硬度较大,压缩率略低,回弹率较高,蠕变松弛率均较低,可以较好地满足碱性水电解密封的技术指标要求。其中,质量分数15%的碳纤维和5%的聚苯硫醚以及5%的二硫化钼填充增强PTFE密封材料的综合性能最好。

弱碱性水对低渗透油藏注水影响研究及应用

低渗透致密油藏的有效高效开发一直是石油工业研究的重点。低渗存量主要以水驱开发方式为主,由于储层孔喉细微、物性差、渗流阻力大等内在因素,造成低渗透油藏储层启动压差高及驱替压力梯度大,进一步导致注水困难。提高低渗透油藏开发效果的核心在于降低油水界面张力,进而降低注水启动压力梯度,提高沿程驱替压差。通过室内实验,研究了弱碱性水对低渗透、特低渗透油藏注水的影响,弱碱性水水质稳定且具有较强的润湿性,可以降低油水界面张力,适用于低渗透油藏注水。据此提出了弱碱性水加入胺类活性剂和两性表面活性剂注水的方案及建议,该复配体系具有较好的降低油水界面张力的作用,可以在较宽浓度范围内将油水界面张力降至0.001m N/m,适用于启动压力梯度很高的特低渗透油藏。在临盘油田实施4口水井,注水有效期延长6倍以上且继续有效。

碱性水电解槽氧气除碱工艺改进研究

本文针对碱性水电解槽氧气碱脱除工艺进行研究,结合工艺改进过程实例,逐步探索氧气高效除碱的最优工艺,提高电解槽长期运行的稳定性。在此研究的基础上,提出了电解气除碱的总体工艺改进措施,保证生产安全性,满足用户的需求。

碱性水对煤自燃特性影响实验研究

为了研究碱性水对煤自燃特性的影响,选取葫芦素煤矿102工作面煤样作为实验煤样,利用STA-449C型同步热分析仪进行热重实验,研究加入PH=8 Na OH的煤样与原煤以及加入蒸馏水煤样在空气氛围中燃烧失重、放热量、特征温度点等变化规律,并根据Coats-Redfern积分模型计算了3种煤样燃烧反应动力学参数(活化能、指前因子)。研究结果表明:加入碱性水的2号煤样失重量较1,3号少,燃烧失重速率更低;2号煤氧化燃烧温度区间缩短,着火温度点升高,放热量少,比1,3号煤分别少485.0,480.4 J/g;3种煤样反应机理基本遵循一级化学反应函数,2号煤各段活化能高于1,3号煤,但2号煤失水活化能小于3号,表明碱性水具有抑制煤自燃效应。

碱性水环境对虾生存与K^+、Ca^(2+)、Mg^(2+)、Na^+/K^+及离子示数M/D的关系

采用碱性湖泊和池塘水进行凡纳滨对虾淡化幼虾的养殖试验,研究幼虾存活率与K+、Ca2+、Mg2+质量浓度及Na+/K+、离子系数(M/D)的关系,为内陆碱性水驯化养殖提供科学基础。结果表明,在碱度为10.32~38.50 mmol/L,盐度1.02%~3.34%及pH 8.5~9.5的碱性水环境中,体长为10~20 mm的幼虾饲养27 d的存活率差异极显著(P<0.005),平均为(47.5±14.5)%。存活率与5因子间的相关性存在因子间的互作效应,其简单相关性都受到其他因子或因子组合的影响,且均不显著(P>0.05);与5因子间的偏相关性及复回归关系也都不显著(P>0.05)。驯化幼虾的生存能力与K+、Ca2+、Mg2+质量浓度及Na+/K+、M/D相关不明显;有效驯化可增强幼虾在内陆碱性水环境的生存能力。