2023年, 第11卷, 第1期　
刊出日期：2023-02-28

  

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  Ga/ZSM-5催化酚醛树脂热解选择性制备单环芳烃的研究

  于驰, 骆文波, 钟声亮, 洪国栋, 袁浩然, 单锐, 陈勇

  新能源进展. 2023, 11(1): 1-7. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.01.001

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  开发一系列用于酚醛树脂快速热解的Ga改性ZSM-5催化剂,并进行全面的催化剂表征,包括X射线衍射（XRD）、氮气吸附脱附、氨气程序升温吸附（NH₃-TPD）和透射电子显微镜（TEM）等,以阐明催化剂的结构特性。Ga物种显著调节了ZSM-5分子筛酸性位点的分布和孔结构,有利于高温下促进热解脱氧反应的进行,同时优化了择形催化性能。重点讨论了Ga负载量、热解温度、催化剂与酚醛树脂质量比和升温速率等参数对热解油组成分布的影响规律。与母体H-ZSM-5催化剂相比,0.5Ga/ZSM-5在酚醛树脂快速热解中催化生产单环芳烃的效率更高,且更能有效抑制酚类化合物的生成。当热解温度为800℃、升温速率为10℃/ms时,单环芳烃的相对含量达到64.1%。
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  抑制高温地热流体碳酸钙结垢的复配阻垢剂研究

  马永丽, 闫佳佳, 刘梦圆, 孙诗颖, 张际芃, 李帅, 刘明言

  新能源进展. 2023, 11(1): 8-13. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.01.002

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  地热水结垢问题严重制约着地热能作为非碳可再生清洁能源的高效开发和利用,研究高效、环保和绿色阻垢剂对解决地热能利用过程中的结垢问题具有重要现实意义。选择常见的四种绿色阻垢剂[水解聚马来酸酐（HPMA）、聚天冬氨酸（PASP）、聚环氧琥珀酸（PESA）、聚丙烯酸（PAA）]进行复配实验,并对复配阻垢剂的阻垢性能进行研究,采用钙离子络合滴定法测定阻垢率。在80℃条件下,HPMA、PASP、PAA在最佳体积比 （HPMA∶PASP∶PAA = 1∶1∶4）下的阻垢率可达97%,高于单组分阻垢剂;温度高于100℃时阻垢率有所下降,但在210℃高温条件下,该复配阻垢剂的阻垢率仍可达93%;可用于抑制高温地热流体的碳酸钙结垢,具有工业推广应用前景。
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  燃气热泵系统在过渡季节制备生活热水的性能研究

  胡亚飞, 冯自平, 宋文吉

  新能源进展. 2023, 11(1): 14-20. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.01.003

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  研究了燃气热泵（GHP）系统在过渡季节制备生活热水的性能特性,分析了发动机余热回收对GHP系统性能的影响。在不同环境温度（15 ~ 24℃）和进水温度（37.7 ~ 47.8℃）下,考察回收与不回收发动机余热模式对生活热水制热量（${{\dot{Q}}_{\text{h}}}$）、耗气功率（P_gas）及一次能源利用率（${{r}_{\text{PER}}}$）的影响规律。结果表明,随着环境温度的升高,P_gas减小,而${{\dot{Q}}_{\text{h}}}$和${{r}_{\text{PER}}}$呈现递增的趋势;随着进水温度的升高,P_gas增大,而${{\dot{Q}}_{\text{h}}}$和${{r}_{\text{PER}}}$呈现递减的趋势。其中环境温度20 ~ 24℃与进水温度37.7 ~ 47.8℃为${{\dot{Q}}_{\text{h}}}$的不敏感区间,在环境温度为24℃和进水温度为37.7℃条件下,${{r}_{\text{PER}}}$高达2.004。GHP系统的余热回收量分别占总制热量和发动机总余热的25.00% ~ 30.16%和62.17% ~ 71.56%,系统的余热利用率高。
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  地热流体开发利用中防垢除垢技术研究进展

  谢迎春, 李义曼, 王宗满, 孙国强, 卜宪标, 庞忠和, 黄天明

  新能源进展. 2023, 11(1): 21-28. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.01.004

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  地热流体结垢是阻碍地热资源稳定、经济和高效开发利用的因素之一。系统总结了中高温地热流体开发利用中防垢除垢技术研究进展。中高温地热田中代表性垢物是钙垢和硅垢,其中钙垢成分以CaCO₃为主,多形成于因压力下降导致CO₂脱气的开采井或者地面设备,硅垢成分以无定型SiO₂为主,多形成于因温度下降导致的溶解度减小的回灌井或者地面设备。实际生产中防垢除垢技术应结合地热流体利用方式进行选择和优化,直接利用方式可考虑采用基于CaCO₃和无定型SiO₂热力学性质的防垢技术;发电方式中钙垢可考虑阻垢剂注入的防垢技术,而硅垢则考虑利用石英和无定型SiO₂溶解度差异、调控温度、pH、无定型SiO₂浓度等防垢技术。
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  天然气水蒸气重整与SOFC耦合应用

  阮鹏, 林梓荣, 白帆飞, 王梅, 谭弘毅, 闫常峰

  新能源进展. 2023, 11(1): 29-37. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.01.005

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  固体氧化物燃料电池（SOFC）系统具有高能源效率和使用可再生燃料的可能性,将在未来的可持续能源系统中发挥重要作用。过去几年燃料电池的发展很快,但在成本、稳定性和市场份额方面,该技术仍处于早期发展阶段。在以天然气为燃料的SOFC系统中,燃料的重整过程和燃料利用水平都可能影响系统运行的稳定性、热量和能量平衡,从而影响系统的使用寿命、输出功率和效率。因此,对燃料重整过程的设计与控制对有效的SOFC电池运行具有重要意义。对天然气在SOFC系统中的重整器配置方式（包括外重整和内重整）、重整参数和重整燃料利用方式进行了详细的综述分析,并对未来天然气SOFC系统的发展进行了展望。
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  我国市政污泥处理处置现状研究

  柴宝华, 李文涛, 亓伟, 冉龙飞, 王琼, 王美净, 路延

  新能源进展. 2023, 11(1): 38-44. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.01.006

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  随着我国生态文明建设进程日益加快,污泥处理处置行业也得到快速发展。我国市政污泥处理处置技术呈现多样化发展趋势,焚烧、厌氧发酵、好氧堆肥、热解炭化等方式尤为常见。统计分析了国内385个典型污泥处理处置项目的处理规模、各技术占比、投资、运行成本等指标,并针对各污泥处理工艺碳排放情况进行综述,以期为未来污泥处理处置技术发展方向提供一定参考。数据显示,截至2022年3月,我国污泥项目建设总规模达4 851.4万t/a,污泥无害化理论处置率达73.5%。污泥处理处置项目以焚烧、厌氧消化、好氧堆肥为主,分别占比65.41%、15.55%、9.61%。对污泥碳排放水平、处理成本、能源回收效率、资源化利用水平等因素的综合分析表明,污泥厌氧消化是当前较具潜力的处理技术。
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  基于镓改性ZSM-5分子筛作用下的环氧树脂催化热解制芳烃反应性能研究

  姚勇, 刘国军, 李承宇, 洪国栋, 袁浩然, 单锐, 陈勇

  新能源进展. 2023, 11(1): 45-53. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.01.007

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  为实现环氧树脂的清洁处置与资源化利用,在一系列金属镓改性的ZSM-5催化体系中进行快速热解实验,并进行了包括氮气吸附-脱附测试、X射线衍射（XRD）、氨气程序升温吸附（NH₃-TPD）、热重分析（TGA）和透射电镜（TEM）在内的全面的催化剂表征,以阐明催化剂的结构特性。镓的改性显著调节了ZSM-5分子筛的布朗斯特/路易斯酸分布和孔隙结构,改善了高温下分子筛的热解脱氧性能,提高了催化剂的择形催化能力。选取镓负载量、热解温度、催化剂用量、热解升温速率和催化剂回用次数为实验变量,探究了热解油组成分布的变化规律。结果表明,与未改性的分子筛相比,镓改性的ZSM-5分子筛显著提高了环氧树脂快速热解过程中芳烃的选择性。通过不同热解条件的研究发现,环氧树脂催化热解制备芳烃的最佳条件为：1Ga-ZSM-5分子筛∶环氧树脂 = 1∶1,热解温度为600℃,热解速率为10℃/ms,此时芳烃总选择性最高可达56.4%,其中更有价值的单环芳烃的相对含量达到31.6%。
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  锂离子电池热管理技术

  王毅军, 周舟, 李军

  新能源进展. 2023, 11(1): 54-62. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.01.008

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  电动汽车在应对气候变化和减少碳排放方面显示出了巨大潜力,电池作为电动汽车的动力来源,在性能和安全方面受温度影响很大。一套有效的热管理控制系统能使电池组温度保持在最佳工作范围内,提高整车的续驶里程。主要总结了目前对电池进行散热和保温的主流电池热管理技术——风冷、液冷、相变冷却、热管冷却以及电池加热技术。提出电池热管理技术应往智能化、集成化、与机器学习相结合、能够自适应调节电池生态温度的方向发展,将会有很大的研究空间。
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  基于改进NSGA-II算法的公共建筑江水源热泵系统集成多目标优化研究

  胡文博, 戴安, 郭松, 邱泽晶, 肖晶, 徐荆州

  新能源进展. 2023, 11(1): 63-68. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.01.009

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  以集成江水源热泵供能系统的公共建筑为对象,建立建筑供能成本最低、非舒适性时间最短、热泵用电峰谷比最小的多目标函数,基于动态能耗瞬时模拟技术和改进非支配排序遗传算法联合求解帕累托前沿,引入熵权优劣解距离法评价最优决策解;以夏热冬冷地区办公建筑为例,验证优化方法的可行性和最优设计方案。结果显示：最优方案与基准方案相比,建筑供能成本增加2.6%,非舒适性时间减少3.7%,热泵用电峰谷比降低90.6%;运行成本虽然稍有增加,但舒适性得到了提升,且用电峰谷波动性得到较大改善。
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  高压下氢气-乙醇球形膨胀火焰的层流燃烧速度和火焰不稳定性研究

  张衍, 张嘉玮, 王筱蓉

  新能源进展. 2023, 11(1): 69-75. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.01.010

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  在初始温度为400 K、不同的初始压力（0.1 MPa、0.4 MPa）、氢气比例（70%、80%）和当量比（0.7 ~ 1.4）条件下进行氢气-乙醇预混燃烧实验,使用高速纹影技术记录火焰传播图像。对氢气-乙醇球形膨胀火焰中的层流燃烧速度（LBV）进行实验研究,发现LBV随着氢气比例的增加而增加,压力升高却有着负影响。对火焰发展不同阶段的火焰形貌进行了研究。当火焰表面的大裂纹分裂出现小裂纹并且导致新细胞再生时,火焰变得不稳定。通过热膨胀比、火焰厚度和刘易斯数等参数考察了流体动力学效应和热扩散效应对火焰固有不稳定性的影响。结果表明,流体动力不稳定性随着压力的增加而增加,热扩散不稳定性对压力变化的敏感性较低。此外,增加氢气比例或初始压力会导致火焰更早遭受不稳定。
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  锂离子电池氧化物固态电解质研究进展

  姚忠冉, 孙强, 顾骁勇, 邹晔, 李吉, 何祺

  新能源进展. 2023, 11(1): 76-84. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.01.011

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  可充电锂离子电池（LIB）是移动和固定存储系统中最具潜力的电池体系。然而,传统锂离子电池中不稳定的电沉积和不可控的界面反应会在液体电解质中发生,导致电池存在安全隐患。采用固态电解质（SSE）的全固态锂离子电池因具有高安全性、高可靠性和高能量密度可满足许多方面对储能的要求。但要实现商业化,SSE依然面临诸多挑战,如室温离子电导率较低（1×10^-5 ~ 1×10^-3 S/cm）以及电极和电解质之间的界面稳定性差等。为加快SSE的研究与开发,分别对无机钙钛矿（LLTO）型、石榴石（LLZO）型和钠快离子导体（NASICON）型固态电解质的结构和电导率改性进行了综述,特别强调了电解质与电极界面的重要性及其对电池性能的影响。
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  锂离子动力电池低温加热策略研究进展

  赵丁, 安超, 雷治国

  新能源进展. 2023, 11(1): 85-92. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.01.012

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  随着新能源产业飞速发展,纯电动汽车的市场渗透率迅速上升。而制约电动汽车使用的一大关键因素,就是环境温度。在低温下,动力电池的功率特性衰减、电池内阻增大、电池可用容量降低。这些负面因素将直接影响电动汽车的续航里程与安全性。基于动力电池低温加热策略的主要产热区域,将目前锂离子电池低温加热策略划分为电池内部加热策略和电池外部加热策略两个大类。分别对这两个大类进行更详细的梳理,对目前的锂离子电池低温加热策略进行了系统的研究。分析了各种加热策略的优点与弊端,并针对存在的问题提出了解决意见。可为后续电动汽车动力电池低温加热策略的研究、锂离子电池低温下热管理系统的设计提供参考。