《世界首创纳米碳氢燃料制备项目在国家能源集团开启工业化应用》

  • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2022-01-24
  • 1月18日,国家能源集团准能集团“纳米碳氢燃料制备铝硅粉项目配套循环流化床锅炉改造工程”项目成果经中国煤炭工业协会组织的行业专家鉴定,被评定为“世界首创,达到国际领先水平”,标志着国家能源集团准能集团建立了纳米碳氢燃料循环流化床锅炉热力性能计算方法,掌握了最先进的纳米碳氢燃料制备方法。

    该项目是以纳米碳氢为燃料的第四代循环流化床燃烧高效制取铝硅粉技术路线,通过3兆瓦实验装置试烧掌握了纳米碳氢燃料低温高效燃烧机理,实现低温燃烧条件下产出的铝硅粉飞灰可燃物含量小于5%、氧化铝含量大于52%,具有更高的反应活性,增加铝硅粉的产出率。同时,该项目构建的“氧化铝装置-原料及动力中心-电解铝装置”三源装置是准能集团整个循环经济核心产业链重要的前置装置,以此创新衍生出循环经济的基础商业模式,可使改造后的锅炉由单体运行模式转变为循环经济工艺链的原料源、蒸汽源和动力源的输入端,实现一体化运行,大大降低用电成本,完成模式上的创新。

    从试运结果看,该项目多项数据打破了行业瓶颈,探索出更高效的制取铝硅粉的产业化路径,而且可有效降低后续氧化铝生产的原料成本,为准格尔等煤田高铝煤炭资源综合利用提供了技术支撑,为火电机组灵活性改造提供技术方案。

  • 原文来源:http://www.nengyuanjie.net/
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    • 国家纳米科学中心朴玲钰研究员课题组在光催化产氢方面取得系列新进展,研究成果相继发表于Nano Energy (2020, 67, 104287)、Nano Today(DOI: https:// doi.org/ 10.1016/ j.nantod. 2020. 100968)及Angew. Chem. Int. Ed. (DOI: 10.1002/ anie.202009633)上。   目前,工业制氢主要依靠煤、天然气重整,这个过程加剧了不可再生能源的消耗与环境污染。太阳能作为人类取之不尽用之不竭的可再生能源(约4×1020 J / h),通过光催化过程,将其转化为清洁高效的氢能,是解决上述问题的理想途径,近几十年来该领域的研究备受关注。朴玲钰课题组分别通过光催化水分解和甲酸分解两个过程,实现了高效、稳定的光催化产氢,并为该过程的合理评价提出了系统分析与建议。         太阳能光催化分解水制氢有两种类型,全分解水制氢(2H2O → 2H2 + O2)和半反应分解水制氢(H2O + 牺牲剂→ H2 + 氧化产物)。过去的几十年,全解水取得了较大进展,但依然存在诸多障碍难以逾越,如效率低、稳定性差、体系复杂及成本和安全等问题。在前期工作的基础上(Nano Energy 2017, 41, 488-493; Appl. Catal B: Environ 2018, 220, 471-476等),朴玲钰课题组首次提出了高效、高值光催化分解水过程,即光催化分解纯水获得氢气的同时,制备双氧水(2H2O → H2 + H2O2)。该过程优势显著,形成H2O2是动力学更有利的2电子过程。同时氢氧逆反应被显著抑制,效率极大提升;产物为纯气态H2和更高价值的液态H2O2;消除了分离、纯化成本与安全问题且产物价值大大提升。该过程一举多得,符合实际需求,具有强大应用潜力。相关研究成果发表在Nano Energy (2020, 67, 104287)上。    甲酸无毒、廉价、氢含量高且稳定,是理想的液态储氢介质。在之前工作的基础上(Joule 2018, 2, 549-557),朴玲钰课题组通过理论和实验研究发现,水作为催化剂促进甲酸分解产氢的高效发生,这是本领域首次对水作为催化剂催化该反应进行的报道。水可以有效地降低光催化分解甲酸的活化能,提高反应效率(提高2~4倍),同时水在反应前后保持不变。重要的是,水的助催化作用具有普适性,可适用于不同半导体材料(CdS、g-C3N4、TiO2等)和不同的产氢助剂体系(CoP、Pt、Pd、Ru、Au等)。该研究提升了科研人员对同类反应中水催化作用的关注度,相关成果发表于纳米科学领域知名期刊Nano Today (2020, DOI: https:// doi.org/ 10.1016/ j.nantod. 2020.100968)。   对光催化体系进行催化剂评价过程中,目前还缺乏一个充分、准确的评价体系,导致了对不同催化剂或催化体系难以进行一致、可靠的评估。基于此,朴玲钰课题组从量子效率与太阳能转换效率的准确计算、催化剂使用及环境控制等多个角度,结合文献和实验结果,系统分析了多种参数存在的不足并提出了初步建议,提出了一个更全面、准确且易执行的光催化制氢评价体系。该工作为开发一个更合理、广泛接受和公平的光催化产氢评价体系提供了有价值的信息。上述成果发表于Angew. Chem. Int. Ed. (2020, DOI: 10.1002/ anie. 202009633)上。   国家纳米科学中心曹爽助理研究员等为上述工作的第一作者,合作者为国家纳米科学中心刘新风研究员、施兴华研究员等。上述工作得到了国家自然科学基金面上项目、青年项目及中国科学院战略性先导科技专项B等项目的支持。