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优化结晶度的CrS/CoS_(2)少层异质结非晶/晶态界面耦合增强水裂解和甲醇辅助节能制氢
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作者 陆世玉 豆文钊 +5 位作者 张均 王玲 武春洁 易欢 王融 金梦 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第8期47-49,共3页
由于电催化剂中的非晶区和结晶区具有不同的物理化学性质,因此非晶化/结晶化工程成为提高电解水催化动力学的重要策略。然而,在微观环境中有效地调控催化剂的结晶度仍然是一个严峻的挑战。本文介绍了一种可调节结晶度的新型CrS/CoS_(2)... 由于电催化剂中的非晶区和结晶区具有不同的物理化学性质,因此非晶化/结晶化工程成为提高电解水催化动力学的重要策略。然而,在微观环境中有效地调控催化剂的结晶度仍然是一个严峻的挑战。本文介绍了一种可调节结晶度的新型CrS/CoS_(2)异质结构,该异质结对氢气析出反应(HER)和氧气析出反应(OER)都具有高效的催化活性。Cr―S―Co键的重新分配引起的d带中心移动有助于调节中间体H^(*)和OOH^(*)在催化剂表面的吸附能力,从而优化HER和OER的决速步骤。在最佳条件下,非晶态CrS和高度结晶的CoS_(2)异质结(A-CrS/HC-CoS_(2))在HER和OER均表现出优异的催化活性,分别为90.6 mV(10 mA∙cm^(-2),HER)和370.5 mV(50 mA∙cm^(-2),OER)。非晶/高晶结构有利于A-CrS/HC-CoS_(2)在水电解过程中的结构和成分演变,因此具有出色的稳定性。作为甲醇辅助节能制氢装置中的双功能催化剂,A-CrS/HC-CoS_(2)仅需1.51 V的低槽电压即可达到10 mA∙cm^(-2)的电流密度,证明其是理想的金属基催化剂的候选材料。本研究为双功能过渡金属化合物电催化剂在非晶态/晶态异质结构中通过结晶度调控来提高催化活性和稳定性提供了重要启示。 展开更多
关键词 非晶态-晶态耦合界面 异质结构 结晶度调控 水分解 节能制氢装置
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联产混合电解水策略实现节能电化学制氢的最新进展
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作者 Diab khalafallah 张运祥 +2 位作者 王昊 Jong-Min Lee 张勤芳 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第12期44-115,共72页
随着全球能源需求增长和环境污染加剧,发展可持续能源减少对化石燃料(如石油、天然气和煤炭等)的消耗成为实现人类社会可持续发展的关键.氢能因其能量密度高、燃烧无污染、应用形式多样被认为是最理想的替代能源.电解水制氢包括阴极析... 随着全球能源需求增长和环境污染加剧,发展可持续能源减少对化石燃料(如石油、天然气和煤炭等)的消耗成为实现人类社会可持续发展的关键.氢能因其能量密度高、燃烧无污染、应用形式多样被认为是最理想的替代能源.电解水制氢包括阴极析氢反应(HER)和阳极析氧反应(OER),具有绿色环保、生产灵活和纯度高等特点,是理想的绿色生产技术之一.然而,阳极电解水产氧反应动力学缓慢,导致阴极的产氢效率低.此外,在电解水过程中,会产生高氧化性的过氧化氢(H_(2)O_(2)),降低电解水膜的寿命,阻碍电解水技术的实际应用.因此,亟待开发新型高效、稳定且具有高附加值的电解水催化剂.目前,电化学整体水分解(OWS)制氢技术存在安全风险、投资回报低、阳极OER动力学慢和电能消耗大等问题,将阳极氧化反应与混合电解水(HWE)装置中的HER相结合,借助热力学较好的电氧化反应取代缓慢的传统OER反应协同产氢,可以有效克服传统电解水的产率不足,解决污染排放和生物质回收问题.本文综述了协同电催化用于联产氢气和低能耗、高法拉第效率高价值产品的催化剂结构设计,揭示不同协同电催化系统的催化途径和意义,以实现更高效、零碳排放的目标.首先,介绍了HWE系统的发展现状,重点关注各种富氢物质的协同电解,例如酒精、生物质衍生物、葡萄糖和在阳极形成的高附加值化学品.与传统阳极OER工艺相比,有机/生物质底物小分子的OER表现出较低的热力学需求,降低产氢能耗.随后,详细介绍了基于阴极HER和阳极OER协同电解反应、协同催化HWE高效电极/电催化剂的合理设计,以实现高催化活性、高选择性和良好的电化学稳定性.重点讨论了新型电极/电催化剂设计、活性改进以及结构-催化活性关系提升的合成策略.再后,讨论了基于有机/生物质小分子协同HWE系统电催化的代表性研究进展和突破,强调了其在促进可持续低压制氢方面的重要作用,并回顾了近年来HWE的研究突破,同时,对一些可行性分析和机理探索进行比较,为制氢提供了新的研究方向.最后,提出了协同电催化制氢面临的挑战并展望未来的研究方向.综上,大多数电催化剂存在催化活性低、稳定性差等问题,要实现可持续、经济高效和清洁的产氢技术,仍有很多方面需要进一步的深入研究.本文综述了高效多功能HWE系统发展现状和催化剂结构设计,为电解水制氢和高附加值产品的节能联产提供一定的参考. 展开更多
关键词 阳极氧化反应 小有机分子 混合电解水 节能制氢 附加值产品 过渡金属 协调效应 活性位 催化活性 稳定性
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节能型天然气制氢装置工艺技术分析
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作者 彭飞 张超 +3 位作者 彭正波 曾伟 宋进宝 辛收良 《中国石油和化工标准与质量》 2024年第18期181-183,共3页
基于国内外对碳排放的要求,目前对制氢的需求逐年增大,同时制氢成本与能耗成为大型化制氢工艺的制约因素。天然气蒸气转化制氢工艺的能耗物耗较低,是目前最常用的制氢方法。本文介绍了某20万Nm3/h天然气制氢装置的工艺技术、工艺参数,... 基于国内外对碳排放的要求,目前对制氢的需求逐年增大,同时制氢成本与能耗成为大型化制氢工艺的制约因素。天然气蒸气转化制氢工艺的能耗物耗较低,是目前最常用的制氢方法。本文介绍了某20万Nm3/h天然气制氢装置的工艺技术、工艺参数,并对容易出现的问题进行了讨论。该装置能够降低投资成本,实现了天然气制氢工艺的节能降耗。 展开更多
关键词 轻烃蒸汽转化 天然气制氢 节能制氢工艺 预转化
原文传递
Metal hydride work pair development and its application on automobile air conditioning systems
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作者 QIN Feng CHEN Jiang-ping +1 位作者 ZHANG Wen-feng CHEN Zhi-jiu 《Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering)》 SCIE EI CAS CSCD 2007年第2期197-204,共8页
Aiming at developing exhaust gas driving automobile air conditioning systems, a hydride pair LaNi4.61Mn0.26A10.13/ La0.6Y0.4Ni4.8Mn0.2 was developed working at 393-473 K/293-323 K/263-273 K. Property tests showed that... Aiming at developing exhaust gas driving automobile air conditioning systems, a hydride pair LaNi4.61Mn0.26A10.13/ La0.6Y0.4Ni4.8Mn0.2 was developed working at 393-473 K/293-323 K/263-273 K. Property tests showed that both alloys have flat plateau slopes and small hystereses; system theoretical coefficient of performance (COP) is 0.711. Based on this work pair, a function proving automobile metal hydride refrigeration system was constructed. The equivalent thermal conductivities of the activated reaction beds were merely 1.1-1.6 W/(m-K), which had not met practical requirement. Intermittent refrigeration cycles were achieved and the average cooling power was 84.6 W at 423 K/303 K/273 K with COP being 0.26. By altering cycling parameters, experiment data showed that cooling power and system COP increase with the growth of heat source temperature as well as pre-heating and regeneration time while decrease with heat sink temperature increment. This study confirms the feasibility of automobile metal hydride refrigeration systems, while heat transfer properties of reaction beds still need to be improved for better performance. 展开更多
关键词 Metal hydride Air conditioning Reaction bed AUTOMOBILE Coefficient of performance (COP)
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