2018年, 第6卷, 第5期　
刊出日期：2018-10-31

  

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研究论文
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  纤维素温和条件下一步水热法制备甲烷的研究

  张彩红, 刘琪英, 王海永, 王晨光, 马隆龙

  新能源进展. 2018, 6(5): 339-345. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2018.05.001

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  生物质发酵法制备甲烷存在甲烷收率低、CO₂含量高等问题。本研究以纤维素为原料,在温和条件下采用水热催化转化的方法制备甲烷。对一系列催化剂进行了考察,发现Ru/C对该反应的催化活性最高。采用Ru/C催化剂进一步考察了一系列反应条件,结果表明,升高反应温度、延长反应时间、增加催化剂用量以及提高氢气初始压力对甲烷的生成具有促进作用。在1 MPa H₂、220℃、12 h反应条件下,甲烷碳摩尔收率最高,达88%,反应过程中无CO₂产生。采用TEM、BET、XRD和FT-IR等对催化剂进行了表征,结果表明,Ru/C催化剂的高催化活性可能与催化剂本身比表面积大、钌粒子颗粒小且分散均匀的特性有关。本研究采用的催化转化方法具有甲烷收率高、CO₂排放量小（<5%）、反应条件更为温和等特点。
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  玉米芯产糠醛残渣的热解利用分析

  王琼, 刘云云, 叶三成, 刘姝娜, 亓伟, 王忠铭, 袁振宏

  新能源进展. 2018, 6(5): 346-352. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2018.05.002

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  在极低水固比的稀硫酸/甲苯体系（简称ELW体系）中,玉米芯半纤维素可快速高产糠醛。为了构建经济高效的生物炼制体系,玉米芯ELW残渣的利用亟待研究。以真实糠醛厂渣为对照,本文综合比较了ELW渣和糠醛厂渣作为固体燃料进行热解（常规热解和快速热解）并高值化利用的潜力。研究发现,ELW渣和糠醛厂渣均有一定的碳化;ELW渣的常规热解产物与糠醛厂渣类似;而其快速热解的左旋葡聚糖产率明显优于玉米芯和糠醛厂渣。
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  烷烃燃料微小平板催化燃烧的火焰特性

  姚彦伊, 王业峰, 杨卫娟, 赵庆辰, 周俊虎, 程军

  新能源进展. 2018, 6(5): 353-358. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2018.05.003

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  对微平板燃烧器内4种烷类燃料（C₁ ~ C₄）进行铂催化燃烧实验,获得其点火过程和静态火焰的特征,并进行对比分析。当量比相同时,点火过程火焰传播速度大小顺序为甲烷 > 乙烷 > 丁烷 > 丙烷。随着当量比增大,火焰传播速度加快,稳态火焰根部位置向气流上游移动。观察可见光、430 nm（OH*光谱）、516 nm（C₂*光谱）成像火焰发现,当量比越大,火焰亮度越大,OH*和C₂*浓度越高。当量比相同时,乙烷的OH*、CH*和C₂*浓度最高,而甲烷和丙烷的则较低。
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  TiO₂纳米薄膜厚度对CdS纳米柱阵列 光电化学性能和稳定性的影响

  吴梁鹏, 王潇漾, 李娟, 杨旭, 李新军

  新能源进展. 2018, 6(5): 359-364. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2018.05.004

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  利用水热合成法在导电玻璃表面上原位生长CdS纳米柱阵列（CdSNRA）,然后通过浸渍提拉法在其表面涂覆TiO₂纳米薄膜,制备CdSNRA@TiO₂异质结复合结构材料。利用扫描电镜、X射线衍射、紫外可见光吸收、拉曼光谱等手段对其形貌和结构进行表征。进一步考察了TiO₂薄膜厚度对CdSNRA@TiO₂复合结构光电极的光电化学性能的影响。结果表明,覆盖50 nm 厚TiO₂层的CdSNRA复合结构光电极在可见光下具有更好的光电性能和稳定性,这归因于CdSNRA核和TiO₂壳之间光生电子和空穴的有效分离。
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  Mo₂C/Al₂O₃的制备及其催化二甲醚水蒸气重整性能研究

  张亮, 连晶红, 闫常峰, 郭常青

  新能源进展. 2018, 6(5): 365-370. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2018.05.005

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  通过浸渍沉淀法结合程序升温碳化法制备了Mo₂C/Al₂O₃复合催化剂,并应用于二甲醚水蒸气重整催化体系的研究。考察了二甲醚水解催化载体、水解功能组分Al₂O₃与重整功能组分Mo₂C的比例、反应物浓度对复合催化剂活性的影响。结果表明,β-Mo₂C与γ-Al₂O₃载体以Mo/Al = 1/1耦合后能够高效催化二甲醚重整制氢,其最佳进料水醚比为5,最适反应温度为400℃。
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  基于广州市政垃圾渗滤液的MFC性能及阳极微生物分析

  程鹏, 袁浩然, 邓丽芳, 董格, 陈勇, 单锐

  新能源进展. 2018, 6(5): 371-378. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2018.05.006

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  为了分离纯化可适应渗滤液极端环境的产电菌,以广州市白云区李坑和兴丰两处垃圾填埋场获取的渗滤液为底物运行微生物燃料电池（microbial fuel cell, MFC）,待稳定输出多个周期后剪取阳极碳布进行单菌落培养和电镜扫描。结果显示,各组渗滤液底物MFC均能成功启动。李坑四季样的MFC峰值电压分别为0.334、0.331、0.321、0.328 V;兴丰四季样的MFC峰值电压分别为0.512、0.54、0.523、0.536 V。对各组渗滤液底物微生物燃料电池的阳极进行菌株分离纯化并单菌落培养构建阳极微生物系统发育树,发现经过MFC驯化后的阳极菌株具有较高丰度和差异性;SEM扫描发现各组实验中菌株均吸附在阳极碳布上形成稳定的膜结构,根据产电呼吸的基本电子传递机制推测渗滤液底物MFC中的微生物通过与阳极直接接触来传递电子。
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  采用不同集热器的太阳能吸收式制冷系统经济性分析

  李靖, 朱川生, 李华山, 王令宝, 龚宇烈

  新能源进展. 2018, 6(5): 379-386. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2018.05.007

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  以能源平均成本和动态投资回收期为经济性指标,对采用平板集热器、真空管集热器、复合抛物面集热器和槽式集热器驱动的太阳能单效溴化锂吸收式制冷系统进行了对比分析,同时以?效率和动态投资回收期为目标对优选的太阳能制冷系统进行了多目标优化。结果表明：采用真空管集热器的太阳能制冷系统的能源平均成本最低及动态投资回收期最短;发生器热水进口温度存在最优值使得系统?效率最高,能源平均成本最低;增加系统装机容量可有效降低系统的能源平均成本并且缩短投资回收期;太阳辐照强度越大,太阳能制冷系统的能源平均成本越低及投资回收期越短。此外,多目标优化结果表明发生器热水进口温度存在最优值可使得综合目标函数取得最小值。
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  太阳位置算法的计算误差对辐射预测的影响

  鲍鹤鸣, 顾一凡, 刘超, 高淑宁, 关欣

  新能源进展. 2018, 6(5): 387-393. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2018.05.008

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  以往太阳辐射预测计算的研究多采用柯伯方程等误差较大的公式,往往忽略了太阳方位参数计算误差对辐射预测计算模型的影响。忽略其他因素影响,仅计算不同太阳方位参数误差所对应的太阳辐照度,计算结果与天文年历标准值的计算结果进行对比,发现太阳方位参数的误差不仅对太阳辐照度计算造成7%以上的误差（时角大于70°时）,而且在日出和日落之间临界点时也会产生极大的数值计算误差。针对以上问题,本文提出了引入儒略日为时间变量和采用大数据量最小二乘法拟合改进的数值模拟法,在保持计算公式简易的同时,显著降低了临界点的计算误差,而且辐射计算结果的相对误差小于0.2%。
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  磷酸铁锂电池内阻连续动态测量与分析

  李扬, 陈明彪, 林仕立, 宋文吉, 冯自平, 蒋海洲

  新能源进展. 2018, 6(5): 394-401. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2018.05.009

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  磷酸铁锂电池内阻测量目前大多存在耗时长、测量结果不连续等问题。文章提出一种新型的内阻测量方法——双倍率曲线法。基于该方法,对不同温度下电池内阻进行测量并进行误差分析。结合误差分析结果发现,该测量方法的适用放电状态（state of discharge, SoD）区间为5% ~ 90%。对该区间内平均内阻与温度之间的关系进行定量分析,得到平均内阻随温度变化的关系式。相比于以往的其他测量方法,该方法的提出能够有效缩短内阻测量时耗,可为在线内阻测量的实现提供一定的研究基础。
综述
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  生物质定向快速热解制备左旋葡聚糖和芳烃的研究进展

  蒋丽群, 郑安庆, 王小波, 赵增立, 李海滨

  新能源进展. 2018, 6(5): 402-409. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2018.05.010

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  木质纤维素快速热解转化为高价值的左旋葡聚糖和芳烃是国内外的研究热点之一。目标产物的选择性低是限制其工艺发展的关键问题。本文介绍了木质纤维素的组分,并讨论了其组分对热解产物的影响,提出预处理-催化热解的生物质炼制技术,可实现快速热解产物的灵活可调,定向转化为左旋葡聚糖和芳烃。
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  高比能锂硫电池正极材料研究进展

  任逸伦, 胡金龙, 仲皓想, 路继群, 张灵志

  新能源进展. 2018, 6(5): 410-421. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2018.05.001

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  锂硫电池能量密度高，原料低廉，具有成本优势，是一种最具潜力的二次电池。锂硫电池的商业化应用面临着一些技术障碍，主要表现为聚硫化物的穿梭效应、硫电导率低以及充放电过程中出现体积膨胀，导致循环寿命不佳等问题。本文综述了近年来锂硫电池硫正极复合材料的研究现状，主要总结了硫−碳、硫−金属化合物以及硫−导电聚合物复合材料三种体系的研究进展，介绍了本课题组在锂硫电池正极材料方面的部分研究成果，并对锂硫电池的未来发展趋势进行了展望。
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  秸秆高值化综合利用研究现状

  陈雪芳, 郭海军, 熊莲, 张海荣, 黄超, 陈新德

  新能源进展. 2018, 6(5): 422-431. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2018.05.012

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  秸秆高值化综合利用是生物质化工的重要研究方向,可望成为传统石油化工的重要补充。通过化学与生物手段可以将秸秆转化为各类产品,为能源、材料、化工领域提供绿色可再生的制备路线。整合化学与生物手段是实现秸秆高值化综合利用及产业化的关键。本文介绍了典型秸秆的化学与生物转化方法,阐述了化学与生物技术集成应用于秸秆高值化转化的科学思路、研究现状与发展趋势,为秸秆高值化综合利用技术的发展提供一定的参考。
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  新型吸附式制冷系统吸附床的研究进展

  林勇军, 何兆红, 黄宏宇, 陈颖, 邓立生, 窪田光宏

  新能源进展. 2018, 6(5): 432-438. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2018.05.013

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  吸附床的传热传质性能是提高吸附式制冷效率的关键,优化吸附床的结构能够有效提高整个吸附床的传热传质效率,减少热量损失,提高系统的制冷效率（coefficient of performance, COP）和单位质量吸附剂制冷量（specific cooling power, SCP）。本文介绍了近年来几种新型吸附床的类型,综述了吸附剂侧的固化吸附剂和涂层吸附剂,以及换热器侧的新型换热器结构。最后阐述新型吸附床的未来发展方向和研究重点。
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  静电纺丝用于制备有机相变储热纤维的研究进展

  陆源, 郇昌梦, 齐帅, 詹勇军, 刘红莎, 肖秀娣, 徐刚

  新能源进展. 2018, 6(5): 439-447. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2018.05.014

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  相变储热材料是指由于材料相转变吸热或放热过程而本身温度不变,从而实现储能的一类功能材料。有机相变材料如石蜡类、多元醇类及硬脂酸类因无腐蚀、无毒、无过冷等优点已成为重要的低温相变储热材料。这类材料通过固-液相变调节微环境温度,可用于服装、建筑及军事等方面,市场前景广阔。但相变过程易泄漏及热导率低等限制其了实际应用。静电纺丝是有效解决该问题的方法之一,高分子在高压静电作用下形成纤维,相变材料被高分子作为支撑材料所固定,很好地解决了泄漏问题。此外,通过加入高热导率材料可提高相变材料的吸放热速率,改善有机相变材料热导率低的问题。本文总结了近年来静电纺丝用于制备相变调温纤维的研究报道,分析了目前该类材料的研究现状,并讨论未来研究方向。为储热相变材料的进一步研究提供参考。
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  BSR与CSEM识别天然气水合物的优缺点对比

  陈杰, 胡高伟, 卜庆涛

  新能源进展. 2018, 6(5): 448-460. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2018.05.015

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  天然气水合物是一种分布广泛的新型清洁能源,是目前能源勘探界的研究热点之一。提升天然气水合物勘探技术以探测天然气水合物分布和进行资源量估算,对我国天然气水合物的开采和利用至关重要。本文对比总结了似海底反射（BSR）和海洋可控源电磁法（CSEM）识别天然气水合物的优势与局限性。结果表明,BSR是目前识别海洋天然气水合物的一种常用且重要的方法,但BSR与天然气水合物的存在并非一一对应,难以准确估算天然气水合物饱和度和资源量。海洋CSEM能相对准确地识别天然气水合物,并可通过获取储层电阻率估算天然气水合物饱和度和储量。两者的结合将有效提高天然气水合物的钻探成功率、降低勘探风险和节约勘探成本。