2019年, 第7卷, 第3期　
刊出日期：2019-06-29

  

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  铁基载氧体的污泥化学链气化过程中氮迁移热力学模拟与实验研究

  邓征兵, 黄振, 郑安庆, 何方, 魏国强, 赵增立, 李海滨

  新能源进展. 2019, 7(3): 199-206. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2019.03.001

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  基于吉布斯自由能最小化原理,采用HSC Chemistry 6.0软件,对污泥化学链气化过程中NO_x前驱物（NH₃和HCN）与Fe₂O₃载氧体的氧化还原行为进行了热力学模拟。基于污泥热解实验中NO_x前驱物的含量,计算载氧体与污泥的摩尔比（OC/SS）对NH₃、HCN以及NH₃和HCN混合气氧化过程的影响。热力学模拟结果表明：Fe₂O₃能显著促进NO_x前驱物的氧化和裂解,主要生成N₂,几乎无NO_x生成;当NH₃、HCN以及混合气（NH₃和HCN）分别作为还原剂时,其最优OC/SS分别为0.02、0.04和0.05;由于HCN还原性强于NH₃,其氧化速率较快。基于Fe₂O₃/Al₂O₃混合物（FeAl）载氧体,实验对比了污泥化学链气化与污泥热解过程中NO_x前驱物的释放特性,发现Fe₂O₃能显著降低烟气中NO_x前驱物的产率,NH₃和HCN产率分别下降32%和62%。实验结果与热力学模拟结果一致。
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  氧化生物质制备甲酸过程中木质素结构变化的表征

  刘竞, 朱妤婷, 吕微, 王晨光

  新能源进展. 2019, 7(3): 207-215. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2019.03.002

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  表征生物质酸性氧化制备甲酸过程中木质素结构变化是木质素高值化利用的关键之一。以O₂为氧化剂,对松木粉在NaVO₃-DMSO-H₂SO₄体系中氧化生成甲酸进行研究,考察反应时间、催化剂和固液比对木质素结构变化的影响。采用高效液相色谱（HPLC）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、凝胶渗透色谱（GPC）、气相色谱（GC）和二维异核单量子相干核磁光谱（2D-HSQC）对固体残渣和已溶解的木质素碎片进行分析。结果显示,在H₂SO₄浓度为0.7wt.%的NaVO₃-DMSO-H₂SO₄体系中,当固液比为1∶50时,甲酸的碳摩尔收率为75.1%。在氧化解聚过程中,木质素通过断裂C—O键被降解形成125 ~ 900 g/mol之间的碎片,而且木质素碎片中的芳环结构被氧化成醌类结构。
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  三维石墨烯包覆的硫掺杂碳负载二硫化硒复合材料的制备及其储锂性能研究

  胡金龙, 任逸伦, 张灵志

  新能源进展. 2019, 7(3): 216-222. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2019.03.003

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  二硫化硒（SeS₂）作为储锂的正极材料,具有硒和硫以外的独特优势。采用硫掺杂介孔碳（sulfur-doped mesoporous carbon, SMC）负载SeS₂,然后用三维石墨烯（three-dimensional grapheme, 3DG）对其进行包覆,制备了双重限定的SeS₂基正极结构。通过透射电子显微镜（transmission electron microscope, TEM）,扫描电子显微镜（scanning electron microscopy, SEM）以及X射线衍射（X-ray diffraction, XRD）对所制备的3DG-SMC-SeS₂纳米复合材料的形态和结构进行表征。结果显示,SeS₂均匀地分布在SMC基体的介孔通道中,3DG良好地包裹SMC-SeS₂复合材料。受益于SeS₂不可或缺的优势和独特设计的主体构架,3DG-SMC-SeS₂正极表现出极好的循环性能和优异的高倍率性能。这种新型SeS₂基正极材料为克服目前锂硫电池的主要瓶颈提供了一种可行的策略。
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  西沙海槽晚更新世冰期以来原地微生物成因水合物储库的变化

  刘杰, 孙美静, 杨睿, 邬黛黛

  新能源进展. 2019, 7(3): 223-232. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2019.03.004

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  利用基于热力学理论的CSMHYD程序,计算现今及晚更新世冰期琼东南盆地西沙海槽天然气水合物的稳定带厚度及资源量,讨论晚更新世冰期以来海平面、底水温度和沉积速率变化对西沙海槽天然气水合物储库变化的影响。结果表明：①研究区水深超过600 m的海域具备天然气水合物赋存的温压条件。天然气水合物稳定带最大厚度约300 m,位于研究区的中东部和东南部。②晚更新世冰期以来,底水温度的升高抵消了海平面上升对天然气水合物稳定性的影响。研究区冰期和间冰期旋回中沉积速率发生显著变化,沉积速率大的区域,原地微生物成因天然气水合物的浓度也相应较大;导致冰期-间冰期旋回过程中原地微生物成因水合物储库变化的关键因素是甲烷供给及沉积速率,而不是温压条件的变化。③西沙海槽天然气水合物现今的储库比晚更新世冰期的减少了0.78 × 10¹² m³的甲烷气。
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  生物质焦油制备多级孔碳及其二氧化碳吸附性能研究

  陈坚, 李德念, 袁浩然, 陈勇

  新能源进展. 2019, 7(3): 233-240. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2019.03.005

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  以生物质焦油为前驱体,ZnCl₂为活化剂,通过一步简易活化制备具有发达孔隙结构的多孔碳,并开展在CO₂吸附方面的应用研究。结果表明,产物表面N含量可达5.22wt.%,其中吡啶氮占比高达71.68%,具有孔隙率可调节和比表面积高（达827.040 m²/g）等特点。当生物质焦油与ZnCl₂质量比为1∶4,活化温度为800℃时,吸附剂表现出最佳CO₂吸附性能,其在273 K和298 K的吸附量分别为2.52 mmol/g和1.64 mmol/g,初始等量吸附热为33.84 kJ/mol,相应的CO₂对氮气选择性分别为4.2和1.9。本研究为CO₂分离和储存提供了一种原料来源广泛且兼具可再生特点的炭基吸附材料,同时也为生物质焦油资源化利用开辟了新思路。
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  增强型地热系统水力压裂与声发射监测室内实验研究

  李庭樑, 曹文炅, 王亦伟, 郭剑, 蒋方明

  新能源进展. 2019, 7(3): 241-248. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2019.03.006

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  增强型地热系统（enhanced geothermal system, EGS）以干热岩热能的开采和利用为目的,正逐渐成为世界各国的重点研究对象。除了建立EGS野外试验场开展实际场地研究和技术示范外,亦有必要开展相关的室内实验研究,研究或验证相关关键技术,为野外场地建设提供理论基础和技术支持。本课题组自主研发了模拟地下真实环境的实验系统,开展了尺寸为400 mm × 400 mm × 400 mm的花岗岩水力压裂实验,通过声发射事件监测到的声发射数据,分析了裂缝的扩展规律,并进行了初步的水力连通实验,探讨了各采出井的流量分配,研究了从注入井到生产井的水力连通特性。结果可为数值模拟提供基础数据,为野外试验场地的建设提供参考。
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  可燃固废焦油处理的研究进展

  程磊磊, 顾菁, 王亚琢, 袁浩然

  新能源进展. 2019, 7(3): 249-257. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2019.03.007

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  热解气化技术是实现可燃固废资源化利用的主流技术,有必要对热解气化过程中的副产物焦油进行有效处理。本文介绍了可燃固废焦油的组成、危害及处理方法,对原位处理法、物理法和热化学法等焦油处理技术进行了总结。提出一种将焦油与聚乙烯混合进行加氢处理的方法,利用聚乙烯中富含的氢元素,有望提高焦油利用的经济性。
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  耦合太阳能集热的MVR蒸发结晶系统性能分析

  田雨, 王汉治, 李帅旗, 何世辉, 宋文吉, 冯自平

  新能源进展. 2019, 7(3): 258-262. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2019.03.008

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  针对高浓度含盐废水蒸发结晶过程中机械式蒸汽再压缩（mechanical vapor recompression, MVR）系统能效显著降低等问题,提出耦合太阳能集热的MVR蒸发结晶系统,并基于数值模型对系统关键运行参数进行了仿真分析。结果表明：针对质量浓度为2%的NaCl废水,耦合太阳能集热的MVR蒸发结晶系统压缩机耗功显著降低,系统性能系数 （coefficient of performance, COP） 达到24.96;随蒸发器浓缩倍率由4升高至12,压缩机耗功增加71.5%,集热面积减少72.9%;低压闪蒸有利于降低系统温度并提高物料处理量,但压缩机耗功随之增大。
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  多能互补分布式能源系统容量配置和优化运行研究现状

  崔琼, 黄磊, 舒杰, 王浩, 吴昌宏

  新能源进展. 2019, 7(3): 263-270. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2019.03.009

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  多能互补分布式能源系统作为能源互联网的重要物理载体,是推动能源可持续发展的重要手段。本文综述了能互补分布式能源系统与能源互联网之间的关系。基于分布式能源系统国内外发展现状,重点围绕多能互补分布式能源系统容量配置与优化运行的相关研究内容进行全面梳理,阐明了其研究现状,并指出其未来的研究趋势。
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  一种基于PTVE正极的高电压钾-有机自由基电池

  罗玉文, 史继富, 雷凯翔, 徐刚

  新能源进展. 2019, 7(3): 271-276. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2019.03.010

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  钾/钾离子电化学储能系统具有诸多优势,如钾资源丰富、K⁺/K标准电位低及K⁺ 导电性高等。钾离子电池/超级电容器、K//O₂电池和K//S电池正受到越来越多的关注,同时也在实际应用中面临许多挑战,如缺乏高电压储钾材料等。因此,构建新型钾/钾离子电化学储能体系具有重要意义。本文成功组装了钾-有机自由基（K//PTVE）电池,并对其电化学性能进行了研究。结果显示,该电池表现出较高的放电电压（3.63 V）,具有良好的倍率性能和循环稳定性。
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  利用水合物法分离捕集二氧化碳研究进展

  谢文俊, 徐纯刚, 李小森

  新能源进展. 2019, 7(3): 277-286. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2019.03.011

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  我国是以煤炭为主要能源的国家,面临着严峻的碳减排挑战。相对于传统气体分离技术,水合物法CO₂分离捕集技术具有环境友好、工艺简单、能耗低等特点,被认为是具有应用前景的CO₂分离捕集技术,因而被广泛研究。综合调研了国内外水合物法分离捕集CO₂的研究,从热力学、动力学、微观分析、分离工艺及分离装备、成本比较等方面对相关研究进行了系统分析及综合评价,并详细讨论了水合物平衡条件和不同类型添加剂对水合物平衡条件的影响。为进一步开发水合物法CO₂分离捕集技术的研究提供指导。
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  太阳能光伏-PEM水电解制氢直接耦合系统优化

  郭常青, 伊立其, 闫常峰, 史言, 王志达

  新能源进展. 2019, 7(3): 287-294. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2019.03.012

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  利用水电解制氢进行氢储能是我国可再生能源弃电问题的解决方案之一。本文建立了太阳能光伏阵列与质子交换膜（proton exchange membrane, PEM）水电解直接耦合系统的分析模型,研究耦合系统优化运行工况。结果表明,天气变化易导致直接耦合系统工作点偏离光伏最大功率点,引起耦合失配并降低太阳能利用率。通过匹配太阳能光伏阵列串并联结构和水电解器工作槽数进行“粗调”,改变PEM水电解器工作温度进行“精调”,可使直接耦合系统工作在最大功率点附近,使系统能量损失最小。本研究为太阳能光伏-PEM水电解氢储能直接耦合技术的运行策略和优化奠定了理论基础。