木质素是自然界中唯一可直接提供芳环的可再生能源。木质素催化转化制备单酚及烃类等其他重要化学品是其高效综合利用的重要手段。本文对木质素的基本结构和主要利用方式进行论述,并对其催化热解聚和氢解过程的最新研究进展进行了详细探讨,对木质素主要化学键β-O-4键的断裂机理进行了简述。在此基础上,总结了当前解聚和氢解过程中的难题,并对未来的技术发展进行了展望。
非粮燃料乙醇是我国生物质能源发展的重点之一。本文就我国木薯、甜高粱、菊芋、葛和菊叶薯蓣等几种非粮能源作物的资源优势、非粮乙醇转化技术及其产业发展现状进行探讨,并对我国非粮作物燃料乙醇产业的可持续发展提出了建议。
费托合成反应是煤、甲烷和生物质等非油基碳资源转化制高品质液体燃料或化学品的重要途径。以生物质基合成气为原料,利用传统的Fe、Co催化剂制备生物燃料引起普遍关注。本文简要总结了近年来高性能Fe基和Co基费托合成催化剂的发展,以及近年来新型材料和核壳结构的双功能催化剂在费托合成中的应用。重点关注了生物质合成气方面的应用,比较了Fe、Co催化剂在该应用中的特点。虽然Co基催化剂较Fe基催化剂有更好的活性,但在BTL(Biomass-To-Liquid)过程中需要考虑多种因素,Fe基催化剂可能更具优势,开发廉价高性能的Fe基催化剂可能成为BTL-FT催化剂的发展方向。
本文描述了一个以上吸式生物质气化炉、生物质气燃烧器及蒸汽锅炉组成的一体化生物质能热转换系统的自适应智能控制方法。系统以PLC为工具,以锅炉出口蒸汽压力为控制参数,根据锅炉出口蒸汽压力的变化,自动调节气化炉的供料量与产气量,并随之调节燃烧器的空气供应量,最终实现随蒸汽压力的改变而自动调节锅炉供热量的目标。以生物质气化为基础的一体化供热及自适应智能控制系统已经在工业应用中得到可靠验证。
轻型直流输电(VSC-HVDC)采用电压源换流器技术,具有较强的可控性,是目前比较理想的一种风电场并网方式。本文研究了VSC-HVDC在风电场并网中的控制策略。风电场侧的换流站通过控制风电场的频率,可以让鼠笼异步风力发电机组变速运行,从而提高此类风力发电机组在低风速下的风能利用率;对于双馈风力发电机组组成的风电场,换流站控制风电场的频率为额定值,同样取得了很好的控制效果。
本文研究了线性菲涅尔反射式太阳能集热系统,基于几何光学原理计算模拟了线性菲涅尔反射镜镜场和复合抛物面的接收系统,在减少末端损失的基础上设计了系统的机械结构,制作了线性菲涅尔反射式太阳能集热系统的装置,并进行了集热性能的实验测试。测试结果表明,该系统在9倍聚焦倍率下,导热油的最高温度可达176.2℃,系统的平均瞬时热效率约为53%,很好地实现了其集热性能。
为有效利用低温地热资源,本文以有机朗肯–蒸汽压缩制冷系统为研究对象,建立了系统的热力学模型,分析比较了分别以R290、R600、R600a、R601、R601a和R1270为工质时的系统性能,并以系统整体COP和每千瓦制冷量所对应的工质流量为关键指标对工质进行了优选。分析结果表明:当地热水温度为60 ~ 90℃,冷凝温度为30 ~ 55℃,蒸发温度为 –15 ~15℃时,R601是系统的最佳工质。当地热水温度为90℃,其余参数为典型工况值时,工质R601所对应的系统性能系数COP为0.49。
基于鹰式装置实海况试验时限位梁被撞坏的案例及显式非线性有限元法,研究了限位梁的破坏机理,并改进了装置的限位方案。对鹰头吸波体与限位梁的碰撞过程进行了仿真分析,吸波体及限位梁分别采用刚体和弹塑性材料进行模拟,并考虑了吸波体及限位梁运动惯性的影响,获得了能量分布曲线、结构应力分布及变形图、撞击力?位移曲线等结果,仿真结果与限位梁实际损坏情况较吻合。调整了防撞块的材料类型和间距,分析可知,利用碰撞对吸波体进行限位容易使限位梁发生屈服失效;而通过增加蓄能器的使用容积来存储吸波体多余动能的方案可有效保护装置不被破坏。
电动汽车在节能减排上具有很大的潜力和优势,但其性能受动力电池的制约,而温度又会影响电池的安全和寿命。因此,为保证电动汽车的综合性能,需配置合理的电池热管理系统。由于液体冷却具有较好的降温效果,采用液体介质对电池进行热管理近年来逐渐引起重视。本文介绍了基于液体介质的电池热管理基本原理,综述了液体介质应用于电池热管理的研究进展,并重点介绍了新型热管在电池散热方面的应用,同时指出了目前液体介质冷却电池时存在的一些问题。
本文从废物利用和可持续发展的角度出发,成功利用磷化工副产物磷铁制备了储能锂电池正极材料LiFePO4。从原料磷铁的粒度和碳包覆量两个方面对制备的LiFePO4性能进行了探究,磷铁粒度越小,制备的LiFePO4综合性能越好。当碳包覆量为6.5wt% 时,在0.1 C、0.2 C、0.5 C、1 C、2 C和5 C的倍率下,4000目磷铁制备的样品放电容量分别为153、150、143、130、115和103 mA•h/g,和传统昂贵原料制备的对应材料性能相当,表明利用磷铁制备能源材料具有良好的发展前景。
大多数相变储能材料导热性能差是导致其不能推广应用的一个重要因素,因此,目前相变材料研究的重点是提高相变材料的等效导热系数。石墨泡沫由于其特殊的微蜂窝三维结构,使其具有良好的传热性能,在储能领域有很好的应用前景。国内外学者对利用石墨泡沫的强化相变传热进行了一些研究,本文主要介绍了近几年石墨泡沫/相变材料的国内外实验研究和数值模拟研究进展和存在的问题。
运用生命周期评价方法,以一款非插电式混合动力汽车为研究对象,从制造、使用、报废3个阶段进行了全生命周期评价,得到加权平均后的资源耗竭系数为1.0169mPR90,总环境影响负荷为28.005人当量,与传统的燃油汽车比较,可节省资源28.9%、减少污染35.16%。敏感性分析结果表明:再生材料的使用对降低混合动力汽车制造过程资源消耗与环境影响有积极作用。
碳捕集和封存(Carbon Capture and Storage, CCS)是一种新的二氧化碳减排技术,是中国未来实现温室气体深度减排的重要战略选择。但作为一项新兴的减排技术,中国的CCS政策法规体系建设尚处于起步阶段。本文系统整理分析了欧盟、英国、美国、澳大利亚等国家和地区CCS领域的法规、政策和标准,在总结发达国家CCS立法以及政策、标准建立方面成功经验的基础上,针对CCS不同环节提出了对我国相应的政策法规建议,以期为我国CCS相关政策、法规的建立提供参考。