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Efficient splitting of alcohols into hydrogen and C–C coupled products over ultrathin Ni‐doped ZnIn_(2)S_(4) nanosheet photocatalyst 被引量:2
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作者 Jing‐Yu Li Ming‐Yu Qi Yi‐Jun Xu 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第4期1084-1091,共8页
Integrating selective organic synthesis with hydrogen(H_(2))evolution in one photocatalytic redox reaction system sheds light on the underlying approach for concurrent employment of photogenerated electrons and holes ... Integrating selective organic synthesis with hydrogen(H_(2))evolution in one photocatalytic redox reaction system sheds light on the underlying approach for concurrent employment of photogenerated electrons and holes towards efficient production of solar fuels and chemicals.In this work,a facile one‐pot oil bath method has been proposed to fabricate a noble metal‐free ultrathin Ni‐doped ZnIn_(2)S_(4)(ZIS/Ni)composite nanosheet for effective solar‐driven selective dehydrocoupling of benzyl alcohol into value‐added C–C coupled hydrobenzoin and H_(2) fuel,which exhibits higher performance than pure ZIS nanosheet.The remarkably improved photoredox activity of ZIS/Ni is mainly attributed to the optimized electron structure featuring narrower band gap and suitable energy band position,which facilitates the ability of light harvesting and photoexcited charge carrier separation and transfer.Furthermore,it has been demonstrated that it is feasible to employ ZIS/Ni for various aromatic alcohols dehydrocoupling to the corresponding C–C coupled products.It is expected that this work can stimulate further interest on the establishment of innovative photocatalytic redox platform coupling clean solar fuels synthesis and selective organic conversion in a sustainable manner. 展开更多
关键词 Redox photocatalysis Ni doping ZnIn_(2)S_(4)nanosheet C–C coupling hydrogen production
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Study on Hydrogen Production System by Coupling with DSSCs
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作者 Di Gu Hongwen Gu +2 位作者 Yanji Zhu Chuang Zhang Dianxu Zhang 《Green and Sustainable Chemistry》 2014年第4期185-189,共5页
The consumption of dye-sensitized solar cells (DSSCs) used to produce hydrogen, compared with the traditional water-splitting energy, is much less. First of all it is because of DSSCs’ low cost, easy fabrication proc... The consumption of dye-sensitized solar cells (DSSCs) used to produce hydrogen, compared with the traditional water-splitting energy, is much less. First of all it is because of DSSCs’ low cost, easy fabrication process, high conversion efficiency and good stability;secondly it also solves the problem of serious corrosion of the electrode, for the entire solar system is in the air. We use three tandem dye-sensitized photovoltaic cells as a source of power;the open circuit voltage of photoelectric unit shows the feasibility of using dye-sensitized photovoltaic cell decomposition of water to produce hydrogen. 展开更多
关键词 DYE-SENSITIZED SOLAR Cell couplING hydrogen System of WATER-SPLITTING for hydrogen production
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Metal vacancy-enriched layered double hydroxide for biomass molecule electrooxidation coupled with hydrogen production
3
作者 Yingjie Song Shan Jiang +7 位作者 Yeheng He Yu Wu Xin Wan Wenfu Xie Jingjing Wang Zhenhua Li Haohong Duan Mingfei Shao 《Fundamental Research》 CAS CSCD 2024年第1期69-76,共8页
The electrochemical oxidation of biomass molecules coupling with hydrogen production is a promising strategy to obtain both green energy and value-added chemicals;however,this strategy is limited by the competing oxyg... The electrochemical oxidation of biomass molecules coupling with hydrogen production is a promising strategy to obtain both green energy and value-added chemicals;however,this strategy is limited by the competing oxygen evolution reactions and high energy consumption.Herein,we report a hierarchical CoNi layered double hydroxides(LDHs)electrocatalyst with abundant Ni vacancies for the efficient anodic oxidation of 5-hydroxymethylfurfural(HMF)and cathodic hydrogen evolution.The unique hierarchical nanosheet structure and Ni vacancies provide outstanding activity and selectivity toward several biomass molecules because of the finely regulated electronic structure and highly-exposed active sites.In particular,a high faradaic efficiency(FE)at a high current density(99%at 100 mA cm^(-2))is achieved for HMF oxidation,and a two-electrode electrolyzer is assembled based on the Ni vacancies-enriched LDH,which realized a continuous synthesis of highly-pure 2,5-furandicarboxylic acid products with high yields(95%)and FE(90%). 展开更多
关键词 Layered double hydroxides Biomass upgrading 5-HYDROXYMETHYLFURFURAL hydrogen production coupled oxidation
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基于新能源消纳的高温电解制氢系统建模与控制方法研究
4
作者 赫亚庆 张新燕 +3 位作者 王维庆 李佳蓉 赵晨欢 王海云 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期484-491,共8页
基于新能源随机波动以及低温电解制氢系统转化效率较低且无法切换到发电状态,提出一种高温电解制氢变负载情形下的高效最大产氢点多模型优化控制方法。首先构建计及辅助设备在内的高温固体氧化物电解系统整体协同运行的多能耦合优化模型... 基于新能源随机波动以及低温电解制氢系统转化效率较低且无法切换到发电状态,提出一种高温电解制氢变负载情形下的高效最大产氢点多模型优化控制方法。首先构建计及辅助设备在内的高温固体氧化物电解系统整体协同运行的多能耦合优化模型,分析其影响系统电解的工作温度、电流强度、物料流速等诸多因素并导出高能安全产氢率;其次,在PID控制的基础上,给出一种既能实现变负荷同步准确跟踪产氢轨迹和优化电网调控需求,又能最大优化产氢效率的自适应时变线性变参数模型预测控制方法;最后,通过算例仿真验证所提方法较PID控制电解系统升温速率快,过渡时间短,电解电流、水蒸气流速、H2流速、电炉功率都能平稳过渡至稳态点,具有一定的理论和实用价值。 展开更多
关键词 高温 制氢 固体氧化物 新能源消纳 多能耦合 模型预测控制
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面向高比例新能源接入的电氢耦合系统设想及分析
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作者 羡一鸣 安之 +3 位作者 刘斯伟 戚庆茹 夏明超 陈奇芳 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期1-8,共8页
高比例新能源接入电力系统,其高随机性与波动性将造成系统“源-荷”结构失衡,且高比例电力电子化将导致传统电力系统以同步发电机和机电动态特性为基础的技术特性发生深刻变化。为此,提出了一种采用“送端绿电离网外送-受端离网制氢-氢... 高比例新能源接入电力系统,其高随机性与波动性将造成系统“源-荷”结构失衡,且高比例电力电子化将导致传统电力系统以同步发电机和机电动态特性为基础的技术特性发生深刻变化。为此,提出了一种采用“送端绿电离网外送-受端离网制氢-氢燃气并网发电”模式的电氢耦合系统,即在送端将新能源电力汇集接入至与交流电网无电气联系的直流输电网络中,在受端满足电解水制氢直流负荷并通过氢燃气发电方式支撑交流电网,从而将大量新能源消纳和新增“西电东送”需求与送端/受端交流电网解耦。所提电氢耦合系统不仅能改善系统电力电量平衡,促进高比例新能源消纳,还能够保障电力系统的安全可靠运行,可为我国高比例新能源电力系统的演进方向提供参考。 展开更多
关键词 高比例新能源 电氢耦合系统 直流电网 电解水制氢 储氢
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基于医疗废物和沼气的零碳排放制氢系统研究
6
作者 周专 边家瑜 +3 位作者 荆世博 余金 赵欣悦 陈衡 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期233-238,共6页
为了实现清洁高效的资源利用,提出了一种利用医疗废物和沼气的零碳排放制氢系统,该系统由等离子体汽化、固体氧化物燃料电池、蒸汽轮机循环和自热重整组成。混合系统被设计为一个能够生产氢气、热量和电力的多联产系统,以自身维持整个... 为了实现清洁高效的资源利用,提出了一种利用医疗废物和沼气的零碳排放制氢系统,该系统由等离子体汽化、固体氧化物燃料电池、蒸汽轮机循环和自热重整组成。混合系统被设计为一个能够生产氢气、热量和电力的多联产系统,以自身维持整个计划生产氢气所需的能源消耗。对制氢系统的热力学和技术经济性进行了研究,结果表明,以医疗废物和沼气为原料的制氢工艺的能量效率和效率分别达到63.20%和59.15%,高于其他工艺;此外,该系统可以在3.25 a内收回初始成本,预计净现值将在25 a内达到80752.48万元。 展开更多
关键词 医疗垃圾 沼气 制氢 系统耦合 参数分析
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分散式风-氢用户群集成区域共享储能容量优化配置
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作者 任永峰 孟庆天 +3 位作者 祝荣 薛宇 贺彬 张艳锋 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期306-315,共10页
针对分散式风力发电多用户群的风-氢-热耦合系统,引入区域共享储能协调方案。以区域共享储能日运行收益最高为上层目标,以分散式风电用户群日运行成本最低为下层目标,建立双层规划模型。上层通过区域共享储能容量优化配置,减少储能投建... 针对分散式风力发电多用户群的风-氢-热耦合系统,引入区域共享储能协调方案。以区域共享储能日运行收益最高为上层目标,以分散式风电用户群日运行成本最低为下层目标,建立双层规划模型。上层通过区域共享储能容量优化配置,减少储能投建成本,提升储能的利用率;下层通过分散式风电与电负荷、热负荷、制氢储能的多元互动及区域共享储能服务,优化风-氢耦合系统运行的可靠性、经济性与灵活性。在Matlab软件环境下对内蒙古某分散式多用户群风-氢-热-储系统进行仿真建模与算法高效求解,研究结果表明,在分散式风电用户群间引入区域共享储能可有效降低储能的初始投资,提高系统整体经济性。 展开更多
关键词 储能 分散式风电 制氢 风-氢耦合 容量配置
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氢电耦合关键技术研究及工程示范
8
作者 李建林 孙浩元 +1 位作者 曾飞 袁晓冬 《北方工业大学学报》 2024年第2期77-87,共11页
氢能零碳动力产业园氢电深度耦合创新示范工程一期建设的正式投运,有效提升了氢电系统耦合度,较好地改善了由可再生能源发电与负荷需求不匹配而导致的系统电热响应不佳的问题并充分发挥了氢电耦合系统在调频、调峰、应急响应等场景中的... 氢能零碳动力产业园氢电深度耦合创新示范工程一期建设的正式投运,有效提升了氢电系统耦合度,较好地改善了由可再生能源发电与负荷需求不匹配而导致的系统电热响应不佳的问题并充分发挥了氢电耦合系统在调频、调峰、应急响应等场景中的关键作用。依托工程一期建设的具体实践,本文首先介绍了该示范工程的建设背景及其核心子系统;随后对一期建设中所采用的混合电解槽协同制氢与容量配置方案、计及性能最优的质子交换膜燃料电池系统装置级控制策略进行了介绍;最后对工程一期建设进行总结并从加强系统中相关核心设备的研制与开发、加强氢电耦合全系统下的热电联供集成控制策略研究以及加强氢电耦合系统参与电力系统辅助服务研究等方面,深入探讨了示范工程后续建设应亟待攻关的重难点。 展开更多
关键词 氢储能 混合电解槽制氢 燃料电池性能控制 氢电耦合系统规划建设
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光伏制氢加氢一体化项目运行模式研究
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作者 徐大程 裴长运 于雪丽 《长春工程学院学报(自然科学版)》 2024年第2期68-75,共8页
新能源发电制氢与电网的深度耦合、友好互补模式研究是氢能支撑新型储能及新型电力系统建设的关键环节。对光伏制氢加氢一体化项目氢气消纳市场、电力负荷特性、电力负荷预测和风光发电特性进行了分析,对“光伏发电灵活制氢,友好上网,... 新能源发电制氢与电网的深度耦合、友好互补模式研究是氢能支撑新型储能及新型电力系统建设的关键环节。对光伏制氢加氢一体化项目氢气消纳市场、电力负荷特性、电力负荷预测和风光发电特性进行了分析,对“光伏发电灵活制氢,友好上网,谷电补充制氢”及“光伏发电优先制氢,余电上网,谷电补充制氢”两种运行模式进行了深入研究和分析。通过论证分析可知,“光伏发电灵活制氢,友好上网,谷电补充制氢”模式实现了“源-网-荷-储-用”上下游良好耦合与互补,以及本地电力及能源的综合高效利用,该模式比“光伏发电优先制氢,余电上网,谷电补充制氢”模式的供电净收入多196万元,经济效益更好。因此,推荐运行模式采用“光伏发电灵活制氢,友好上网,谷电补充制氢”模式。 展开更多
关键词 风光制氢 源网荷储用 电网友好型 灵活制氢 氢电耦合
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电化学阴极制氢耦合阳极废水污染物降解的研究进展
10
作者 冯江涛 孙娅星 +2 位作者 林长征 朱金薇 延卫 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期41-58,共18页
电解水制氢是一种绿色制氢技术,但其能源效率受到阳极析氧反应(OER)动力学的限制。针对这一问题,系统总结和论述了一种将电化学制氢与治污耦合来降低能耗的系统,该系统的优势是以阳极氧化污染物取代OER反应,在降低电解水制氢能耗的同时... 电解水制氢是一种绿色制氢技术,但其能源效率受到阳极析氧反应(OER)动力学的限制。针对这一问题,系统总结和论述了一种将电化学制氢与治污耦合来降低能耗的系统,该系统的优势是以阳极氧化污染物取代OER反应,在降低电解水制氢能耗的同时实现污染物的处理,达到制氢与治污的有机结合。论述了制氢和治污耦合系统中的电解槽设计对耦合反应的关键作用,设计合理的电解槽有利于获得更高的制氢和治污效率;开发性能稳定的电极材料是实现高效制氢与治污耦合的另一关键方面,镍基、钴基、铜基材料及它们的复合材料都被作为电极材料用于电催化制氢和治污耦合系统,以提高系统的稳定性和制氢及有机污染物降解的效率;醇类、酚类、醛类、尿素、肼、胺等有机物及液氨和含硫化合物等都被用于与制氢结合构成制氢和治污的耦合体系,这些物质的加入可以提高系统的电子利用率、防止O 2/H 2混合,不仅可以实现绿色产氢,还能够在制氢的同时降解污染物甚至生成更高附加值的化学品。对有机物去除耦合电解水制氢系统的影响因素、反应机理和存在问题等进行了深入分析,以期为电解水制氢与治污耦合系统的研究和应用提供一定的理论依据,并对耦合系统投入实际应用所存在的机理、经济等方面的困境提出了对应的解决措施与展望。 展开更多
关键词 水电解 制氢 阳极氧化 污染物降解 制氢与治污耦合
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MDC和MEC及其耦合系统在水处理应用的研究进展
11
作者 李广 周铁 +1 位作者 余运湧 李星雨 《煤炭与化工》 CAS 2023年第1期152-155,共4页
为了处理废水,介绍了微生物脱盐燃料电池和微生物电解电池的起源、原理并结合国内外研究对其各自在废水处理方面的应用。提出了一种无需外加电源辅助的新工艺—MDC-MEC耦合系统,结合以上二者的原理为此耦合系统运行提供一定理论基础,此... 为了处理废水,介绍了微生物脱盐燃料电池和微生物电解电池的起源、原理并结合国内外研究对其各自在废水处理方面的应用。提出了一种无需外加电源辅助的新工艺—MDC-MEC耦合系统,结合以上二者的原理为此耦合系统运行提供一定理论基础,此系统能够结合微生物脱盐电池特性,利用MDC进行产电、脱氨及氨回收,并将MDC作为微生物电解电池的外加电源辅助制氢,也对其在国内外在废水处理方面的应用进行综述,最后对MDC-MEC耦合系统的性能优化进行了展望。 展开更多
关键词 微生物脱盐燃料电池 微生物电解电池 MDC-MEC耦合系统 废水处理 制氢 性能优化
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考虑氢负荷响应的化工园区电–氢耦合系统协同优化调度 被引量:12
12
作者 李颢然 薛屹洵 +3 位作者 戴铁潮 常馨月 潘昭光 孙宏斌 《工程科学与技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第1期93-100,共8页
为解决新能源大规模发展下日益严重的弃风弃光现象,中国很多城市及园区开始广泛使用电解水制氢作为消纳新能源的一种有效途径,随之产生了越来越多的电–氢耦合系统,本文以化工园区为例,提出了考虑氢负荷响应的园区级电–氢耦合系统协同... 为解决新能源大规模发展下日益严重的弃风弃光现象,中国很多城市及园区开始广泛使用电解水制氢作为消纳新能源的一种有效途径,随之产生了越来越多的电–氢耦合系统,本文以化工园区为例,提出了考虑氢负荷响应的园区级电–氢耦合系统协同优化调度方法。首先,以实际绿氢绿氨工业园区为基础,提出了典型园区级电–氢耦合系统架构,并从系统的源–网–荷–储各角度建立了包括煤制氢、电解水制氢、储氢罐、氢制氨、氢燃料发电机与输氢管网的化工园区电–氢耦合系统模型。其次,以实现园区整体效益最大为目标,并在目标函数中加入弃风弃光惩罚项,同时考虑氢负荷的需求侧响应,使氢制氨作为园区内可灵活调节的资源,基于此进行化工园区电–氢耦合系统协同优化调度。为验证本文所提出优化调度方法的经济性及优越性,对比分析了3种不同运行场景下的优化调度结果。结果表明,电解槽与氢燃料发电机通过跟踪园区内的电源与电负荷的变化情况,实时调整自身出力功率,在保证园区电量平衡的前提下减少与外界的电力交易,减少园区购电成本与弃风弃光,同时,考虑氢制氨的需求侧响应可以在保证经济效益的前提下,进一步减少弃风弃光、降低园区整体运行成本。 展开更多
关键词 电–氢耦合系统 电解水制氢 氢负荷
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绿电-氢能-多域应用耦合网络关键技术现状及展望 被引量:4
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作者 滕越 赵骞 +1 位作者 袁铁江 陈国宏 《发电技术》 CSCD 2023年第3期318-330,共13页
氢能作为一种绿色、零碳的二次能源,是能源转型发展的重要载体之一,已成为能源互联的重要媒介。可再生能源电解水制氢是未来制氢的主要途径,将促进能源结构调整与转型。然而我国氢能技术研发和产业应用尚处于初始阶段,氢能制备、储运、... 氢能作为一种绿色、零碳的二次能源,是能源转型发展的重要载体之一,已成为能源互联的重要媒介。可再生能源电解水制氢是未来制氢的主要途径,将促进能源结构调整与转型。然而我国氢能技术研发和产业应用尚处于初始阶段,氢能制备、储运、转换和应用产业链的各环节存在大量问题有待解决。分析了绿电制氢技术、氢气储运技术、氢能应用技术的发展现状,研究了绿电-氢能-多域应用典型场景和网络耦合集成关键技术,可为氢能制、储、用技术的结合和多域应用网络发展提供参考思路。 展开更多
关键词 氢能 绿电制氢 氢气储运 耦合集成
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模块化分布式甲醇制氢系统开发和站内制氢实践 被引量:3
14
作者 徐润 栾学斌 +2 位作者 夏国富 宋烨 林伟 《石油炼制与化工》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1-7,共7页
为了适应未来加氢站的需求,在分析现有供氢技术优缺点的基础上,对分布式制氢系统催化过程和化工过程进行“流程再造”。通过开发新型甲醇制氢催化剂,提高了甲醇制氢的反应效率,减少反应器体积。新型催化氧化催化剂具有低温活性好、高温... 为了适应未来加氢站的需求,在分析现有供氢技术优缺点的基础上,对分布式制氢系统催化过程和化工过程进行“流程再造”。通过开发新型甲醇制氢催化剂,提高了甲醇制氢的反应效率,减少反应器体积。新型催化氧化催化剂具有低温活性好、高温稳定性好的优点。采用微通道技术对分布式制氢系统中的换热过程进行强化,实现了装置的小型化。甲醇重整-催化氧化耦合体系充分利用吸热-放热反应特性,实现了系统能量的闭环利用。所开发的分布式甲醇制氢系统在国内首次开展了加氢站制氢加氢一体站示范,分布式甲醇制氢示范装置占地面积仅64 m^(2),生产1 kg燃料电池级氢气消耗7.37 kg甲醇,为我国加快构建安全、稳定、高效的氢能供应网络提供了可复制、可推广的经验,对降低氢气成本、大规模推广应用具有积极意义。 展开更多
关键词 氢能 甲醇 分布式制氢 高效催化剂 能量耦合利用
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偶氮四唑钾盐的绿色电合成反应耦合WS_(2)纳米片催化电解水制氢
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作者 姚田浩 马语和 +4 位作者 柳博龙 马玉强 张聪 李嘉辰 马海霞 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期101-111,共11页
析氧反应(OER)作为动力学缓慢的四电子多步骤反应过程,限制了电催化水分解制氢的反应速率,降低了电催化水分解制氢的整体效率,以热力学更有利的有机含能材料氧化反应替代OER与析氢反应(HER)耦合,在降低槽压制得氢气的同时能得到高附加... 析氧反应(OER)作为动力学缓慢的四电子多步骤反应过程,限制了电催化水分解制氢的反应速率,降低了电催化水分解制氢的整体效率,以热力学更有利的有机含能材料氧化反应替代OER与析氢反应(HER)耦合,在降低槽压制得氢气的同时能得到高附加值的化工产品.本文建立了一种新的耦合体系,在阳极侧制备含能离子盐[偶氮四唑钾盐(K_(2)AZT)]的同时,阴极侧以碳布负载的二硫化钨纳米片(CC@WS_(2)NSs)作为HER催化剂促进H_(2)的形成.该体系仅需要1.65V的槽电压即可达到10mA/cm^(2)的电流密度,相比于CC@WS_(2)NSs/CF全解水体系(1.87V)降低了220mV.耦合体系在至少15h内保持平稳运行,表现出优异的稳定性能.通过绿色安全的电化学法制备含能化合物避免了传统有机合成方法高能耗、高风险和高成本等问题,为安全生产含能材料提供了新的合成策略. 展开更多
关键词 制氢 绿色电合成 含能材料 过渡金属硫化物 耦合体系
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可再生能源制氢建模技术研究 被引量:6
16
作者 吴启亮 章雷其 赵波 《浙江电力》 2023年第5期18-33,共16页
基于电氢转化机理的氢储能技术能够实现风光消纳,平抑风光波动,可作为重要的可再生能源发电支撑形式。构建多元仿真模型是推进风-光-氢耦合系统设计与控制的重要手段,介绍了风力发电、光伏发电及电制氢的机理模型及常用简化模型,对比了... 基于电氢转化机理的氢储能技术能够实现风光消纳,平抑风光波动,可作为重要的可再生能源发电支撑形式。构建多元仿真模型是推进风-光-氢耦合系统设计与控制的重要手段,介绍了风力发电、光伏发电及电制氢的机理模型及常用简化模型,对比了不同可再生能源发电形式与制氢的耦合特征。结合国内外建模案例,阐述了仿真模型在运行控制优化、源-网-荷互动、容量配置方面的应用价值。结合技术发展现状,从多物理场、多时间尺度、多元素三个方面对技术的发展进行分析与展望。通过对可再生能源耦合制氢建模基础的综述,可促进相关平台、工程建设,加快实现向零碳供能、绿色用能的能源结构转型。 展开更多
关键词 可再生能源耦合制氢 水电解制氢 风电制氢 光伏制氢 氢储能 仿真模型
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光伏耦合电解水制氢系统的建模与仿真 被引量:2
17
作者 周行 李少华 +3 位作者 王慧 徐春丽 汤晓舒 周军 《南方能源建设》 2023年第3期104-111,共8页
[目的]提出了一种光伏耦合电解水制氢系统建模的方式,特别是单独搭建了电解槽模块,目的是为了解决电解槽仿真模块与其他系统仿真模块模拟信号不统一和无法联动的问题。电解槽是光伏耦合电解水制氢系统中的关键设备,以往对于电解槽的模... [目的]提出了一种光伏耦合电解水制氢系统建模的方式,特别是单独搭建了电解槽模块,目的是为了解决电解槽仿真模块与其他系统仿真模块模拟信号不统一和无法联动的问题。电解槽是光伏耦合电解水制氢系统中的关键设备,以往对于电解槽的模型仿真多是基于电化学理论基础,利用信号模型方式建立,这使电解槽与其他电力组件连接时产生了信号传递方式不统一、建模复杂等问题。[方法]为了解决这一问题,提出了利用等效电阻模拟电解槽电气外特性的方法。通过对已知电解槽的工作特性曲线拟合,得到了电解槽工作电流与阻抗的关系式。电解槽等效电阻的信息继承自拟合曲线,并作为负载接入到系统当中。当系统电源产生波动时,电解槽仿真模块可根据系统工况调节负载大小,做到与系统电源联动。[结果]仿真结果表明:所搭建的光伏耦合电解水制氢系统可以根据输入光照信息,准确预测产氢量,并可随光伏电源波动调整负载大小,拟合结果残差值≤±0.2。[结论]此方法简化了光伏耦合电解水制氢仿真系统,统一了仿真信号,并且形成了模块化的仿真组件,方便系统的扩展。仿真输出结果符合电解槽运行实际,达到了预期目标,证明了本仿真方法的可行性。 展开更多
关键词 碱性电解槽 光伏耦合制氢 电解槽仿真 光伏仿真 离网制氢
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单原子催化:追寻催化领域的“圣杯”
18
作者 王思恺 闵祥婷 +2 位作者 乔波涛 颜宁 张涛 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第9期1-13,共13页
在催化领域,“圣杯”反应是指对人类未来具有显著的科学、经济和环境可持续性价值的反应.这些反应利用地球上丰富易得的资源,如CH_(4),H_(2)O,CO_(2)和N_(2)等,生产各种有价值的化工产品.尽管意义重大,但由于反应物的化学惰性和产物相... 在催化领域,“圣杯”反应是指对人类未来具有显著的科学、经济和环境可持续性价值的反应.这些反应利用地球上丰富易得的资源,如CH_(4),H_(2)O,CO_(2)和N_(2)等,生产各种有价值的化工产品.尽管意义重大,但由于反应物的化学惰性和产物相对活泼的特点,反应的转化率通常较低,对目标产物的选择性较差.目前,降低“圣杯”反应的活化能垒仍然是一个巨大的挑战,需要开发新型催化剂来应对以上挑战.单原子催化剂(SAC)含有部分带电的金属单原子物种,具有明确的、可调的结构,是一类很有前途的负载型催化剂,不仅可以提升催化性能,也为深入了解反应机制和构效关系提供便利.本文总结和评价了SAC在五个“圣杯”反应中的最新应用.围绕甲烷活化,介绍了甲烷温和氧化制甲醇和无氧甲烷偶联两类反应.热催化甲烷氧化通常需要引入共还原剂来提升催化活性,因此所采用的SAC通过多位点协同作用,实现串联催化过程以有效活化甲烷;而光催化过程则可在无共还原剂的情况下,通过不同单原子金属位点(如Au,Pd,Fe,W)与水或O_(2)的作用,产生活性氧物种,实现甲烷活化.目前用于甲烷氧化的SAC仍缺乏统一的设计和优化标准,在效率提升和机理研究等方面有很大发展空间.对于无氧甲烷偶联反应,目前开发的SAC主要有Fe,Pt和Pd基催化剂,其中单原子位点有助于抑制积碳,提升性能稳定性和产物选择性.然而,部分SAC在高温无氧气氛下难以维持其单原子结构,仍需进一步探索和优化.随后介绍了两种人工光合成反应,即水分解产氢和CO_(2)还原.对于光催化产氢,SAC独特且结构明确的位点可显著提升产氢乃至全解水的性能,也可用于产氢机理的深入研究.对于光催化CO_(2)还原,重点介绍了对生成CO,CH_(4)和CH_3OH具有高选择性的SAC,其中,单原子位点对于调节小分子中间体的吸附起到了重要作用,从而影响了选择性.许多用于人工光合成的SAC存在不止一种催化位点,这些位点可以协同提升目标反应的效率.最后,展示了SAC用于氮气活化合成氨的研究进展,大多采用非贵金属位点(如Fe,Co和La),通过特定的配位结构实现与N_(2)的特殊作用,以有效削弱N≡N键强度.本文最后总结了SAC在“圣杯”反应中的优势和面临的诸多挑战,并提出了该领域未来可能的发展方向,其中包括深入探究机理和构效关系,结合先进信息技术高效筛选符合条件的催化剂,以及设计新型催化位点以扩大催化材料的应用领域. 展开更多
关键词 单原子催化剂 人工光合成 选择性甲烷氧化 无氧甲烷偶联 光催化制氢 二氧化碳光还原 氮气活化
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考虑源荷不确定性的风光储耦合制氢系统两阶段能量调度 被引量:2
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作者 雷兆明 李佳豪 +2 位作者 董砚 王晨曦 梁晶 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第23期9949-9957,共9页
为降低源、荷不确定性对系统能量调度的影响,提出了一种离网型风光储耦合制氢系统两阶段能量调度策略,并建立日前-日内两阶段滚动优化调度模型。日前调度阶段,采用电解槽分级调度策略,并以系统富余功率或过剩功率与可再生能源总功率比... 为降低源、荷不确定性对系统能量调度的影响,提出了一种离网型风光储耦合制氢系统两阶段能量调度策略,并建立日前-日内两阶段滚动优化调度模型。日前调度阶段,采用电解槽分级调度策略,并以系统富余功率或过剩功率与可再生能源总功率比值最小为目标函数,建立日前系统稳定性调度模型。日内调度阶段,考虑可再生能源与负荷的不确定性,提出储能分组调度策略,建立包含源、荷预测误差的日内调度目标函数,以滚动优化方式修正日前机组出力计划。对黏菌算法改进,使用改进黏菌算法求解调度模型。算例表明:所提出两阶段稳定性调度模型可有效应对源、荷不确定性对系统能量调度影响,提高了系统应对源、荷波动时的稳定性。 展开更多
关键词 风光储耦合制氢 调度策略 能量优化调度 黏菌算法
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风光耦合制氢系统典型设计方案研究 被引量:1
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作者 孙翔 刘成良 +1 位作者 牛霞 赵陆尧 《南方能源建设》 2023年第3期112-119,共8页
[目的]随着风光耦合制氢项目规模的增大和数量的增多,为了满足可再生能源制氢系统设计、主设备选型和经济方案比选需要,文章结合多个风光氢储一体化项目设计经验,提炼出风光耦合制氢系统典型设计方案,给出设计选型的依据。[方法]文章从... [目的]随着风光耦合制氢项目规模的增大和数量的增多,为了满足可再生能源制氢系统设计、主设备选型和经济方案比选需要,文章结合多个风光氢储一体化项目设计经验,提炼出风光耦合制氢系统典型设计方案,给出设计选型的依据。[方法]文章从风光氢储装机容量配置方案、电解制氢设备性能、整流电源选型、氢氧分离和纯化设计,以及经济性和绿氢市场等方面介绍风光耦合制氢设计方案。[结果]装机容量配置可通过约束条件采用开发的设计软件匹配优化;制氢设备选型现阶段仍以碱性电解装备为主,质子交换膜(Proton Exchange Membrane,PEM)电解装备可做小规模工程示范;晶闸管和绝缘栅双极型晶体管(IGBT,Insulated Gate Bipolar Transistor)整流电源各有优点,IGBT整流逐渐有工程应用;氢氧分离和纯化可根据项目规模特点作相应配置优化,节约投资;风光制绿氢市场规模巨大,随着化石能源价格高企和风光制氢系统造价降低,加之产品的绿色属性,绿氢已初具经济性。[结论]风光耦合制氢项目仍处于起步示范阶段,需要装备技术进步、设计方案优化和一定的政府政策支持,共同促进绿氢产业发展。 展开更多
关键词 风光耦合 制氢 碱性 质子交换膜 设计方案
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