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2023封面文章（《洁净煤技术》）

来源：洁净煤技术

《洁净煤技术》创刊于1995年，月刊，是中国能源低碳清洁与高效利用领域影响力大、权威性强、开放获取的专业学术期刊。

行业视野: 封面文章
类别; 320个
关键词; 403位
专家; 97篇
论文; 49325IP
点击量; 24702次
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流场结构对PEM电解槽性能影响模拟

作者(Author)：王华, 马晓锋, 何勇, 徐超群, 朱燕群, 王智化

摘要：为了提高质子交换膜（PEM）电解槽的性能，降低电压损耗，提升运行稳定性，在一定假设条件下，使用Comsol软件建立了全尺寸多通道的质子交换膜电解槽三维模型，并将仿真计算结果与文献中同尺寸PEM电解槽试验测试结果进行对比验证，仿真结果与文献试验测试结果基本吻合。基于此电解槽模型研究了流道高度、堵块、脊宽度等对PEM电解槽性能的影响，从而优化流场结构。仿真结果显示，在研究设定的PEM电解槽尺寸下，最佳流道高度为2 mm；在流道顶部设置堵块可使扩散层内氧气质量分数下降约2.6%，膜电极平均温度下降2.2 K左右，电解槽的电解电势减少0.023 5 V左右；流场脊宽度由2 mm减小至1 mm时，平均氧气质量分数下降约8.7%，膜电极平均温度下降6.21 K，电解槽电解电势下降0.04 V左右。优化后的流场结构有利于循环水带走扩散层内氧气，降低氧气气泡堵塞扩散层孔隙的可能性，减小传质阻力，增强传热过程，及时排出电解槽中多余热量，降低电解槽电解电势，提高电解槽性能和运行稳定性。

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洁净煤技术

2023年第03期

543

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催化气化过程中Na催化剂失活与Na-Al复合转化行为

作者(Author)：梅艳钢, 高松平, 张乾

摘要：催化气化是一种新型煤气化方式，催化气化催化剂主要为碱金属催化剂，但在催化气化过程中碱金属催化剂会与煤中Si、Al矿物质相互反应，直接影响碱金属催化气化催化活性。以Na2CO3为催化剂，分析催化气化过程中碱金属失活行为与Na-Al复合转化行为，采用高岭石和勃姆石为模型化合物对Na-Al复合与转化过程进行研究，并对比Na-Al转化产物的催化作用。研究表明：Na2CO3催化作用良好，催化气化过程中Na2CO3与煤中Si、Al矿物质反应，生成霞石与硅铝酸钠类物质，导致催化剂失活。高岭石与Na2CO3在700 ℃开始反应，生成硅铝酸钠类物质。勃姆石与Na2CO3在-860 ℃时反应生成偏铝酸钠，偏铝酸钠高温下不稳定，进一步转化为硅铝酸钠类物质。与Na2CO3相比，硅铝酸钠与偏铝酸钠的催化效果较差，导致碱金属催化作用下降，同时，生成的偏铝酸钠催化效果优于硅铝酸钠。

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洁净煤技术

2023年第03期

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煤制合成气中温变压吸附H2/CO2分离研究与示范

作者(Author)：李爽, 张婧, 王冬冬, 王路, 史翊翔, 蔡宁生

摘要：煤制合成气净化工段位于水气变换后，脱除H2S、CO2等气体杂质，获取较高纯度的工业H2。目前成熟净化工艺为以低温甲醇洗、液氮洗为代表的湿法以及变压吸附脱碳为代表的干法技术。中温变压吸附（ET-PSA）技术在与来流变换气一致的中温温度区间运行，采用自行合成的疏水富氮活性炭吸附剂，将传统变压吸附操作温度提升至170～220 ℃，实现中温高湿环境下的硫碳共脱。引入N2充洗和低压N2清洗2个新变压吸附步序，可使H2回收率提高至99%。以丰喜泉稷厂煤制变换气为中试侧线原料，搭建了原料气处理量5 000 m3/h（标况下）的中温变压吸附H2/CO2分离中试试验装置，H2经两级中温变压吸附纯度达到燃料电池H2水平（含有效气N2），中试装置已累计运行超过2 800 h。并以公用工程运行数据计算中试装置能耗，仅折算电耗，中试H2净化运行成本相比丰喜泉稷厂内低温甲醇洗H2净化电耗可节约成本约35%。该技术突破了常规固体吸附净化温度限制，采用中温下选择性吸附性能好的吸附剂实现H2中杂质定向脱除，为实现高效高品质H2净化提供新的工艺路线。

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2023年第03期

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氢液化与低温高压储氢技术发展现状

作者(Author)：王昊成, 杨敬瑶, 董学强, 公茂琼

摘要：H2来源广泛、清洁无碳，是未来重要的清洁二次能源载体，在世界能源格局中占重要地位。H2低温致密化技术可大幅提高储氢密度，有效解决H2低密度、低沸点带来的大规模储运难题。综述了氢液化与低温高压储氢2种低温储氢技术的发展现状，对比了各类低温储氢流程的性能和特点，总结了未来发展方向，为H2储运技术的发展提供参考。其中低温液态储氢（氢液化）的储氢密度高且储氢压力低，是目前主流的大规模氢储运方法之一；低温高压储氢则可达到与液氢接近的储氢密度，且本征能耗低、无需正仲氢转化，极具发展潜力；而采用以混合工质节流制冷循环为代表的闭式低温制冷循环替代液氮对H2进行预冷或冷却，可显著降低H2低温致密化能耗，是2种低温储氢技术的重要发展趋势。

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2023年第03期

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《洁净煤技术》2023年第02期封面

作者(Author)：洁净煤技术

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2023年第02期

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《洁净煤技术》2023年第02期目次

作者(Author)：洁净煤技术

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2023年第02期

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煤基功能炭材料的制备及应用

作者(Author)：冯士展, 冷昌宇, 王鲁香, 龚新一, 徐梦姣, 郭楠楠, 艾礼莉, 张青

摘要：基于分子化学工程和纳米材料科学的技术理念，发展和应用煤基功能炭材料，对于实现煤炭资源清洁利用以及高附加值煤炭产业升级具有重要意义。煤是由芳香族和氢化芳香族基团组成的、具有三维(3D)交联网络结构的天然材料。独特的分子结构特性赋予煤（煤的衍生物）具有合成多种煤基功能炭材料的巨大潜力。近20 a来，煤基功能碳材料取得了很大进展，对其进行全面总结，有利于明确煤炭及其衍生物制备功能碳材料的现状和发展方向。利用分子剪切、化学气相沉积、电弧放电、静电纺丝等技术手段，实现了零维到三维煤基功能碳材料的可控制备，系统梳理了煤基石墨烯炭量子点、炭球、炭纳米管、炭纤维、煤基石墨烯及煤基多孔炭的研究现状。重点总结了多维煤基炭功能材料在储能、催化、界面分离等领域的优势和不足。分析讨论了煤基功能炭材料面临的可控度低、分子结构复杂以及合成手段难以规模化应用等问题，以期为新型煤基功能炭材料的设计、制备和应用提供一定的参考和启示。

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2023年第02期

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针状焦研究新进展:从原料到制备方法

作者(Author)：郑先康, 秦志宏, 杨小芹, 林喆

摘要：针状焦作为煤炭和石油工业的高附加值产品，是生产超高功率石墨电极的必备原料，需求与日俱增。由于对针状焦生产过程的认识不够深入，国内尚未做到大规模生产高质量针状焦。近年来，研究转向通过各种方式对原料进行改性，以扩大原料选取范围，改善原料性质，从而生产优质针状焦。综述了原料中不同成分和结构对针状焦制备过程的作用与影响，总结了针状焦生产所需的原料性质与组成要求。好的原料应具有低喹啉不溶物、低杂原子含量和高芳香族含量，反应性适中。通过原料预处理可有效改善原料组成，去除对中间相形成有害的组分。多种原料预处理方法组合使用效果好于单一预处理方法，提前热处理可以减少小分子化合物对后续反应的影响。共炭化方法是最常用的制备方法之一，在3类共炭化剂中，引导成核剂可以在中间相小球体形成过程中起晶核作用，促进中间相的形成，但也可能会引入无法被同化的杂质；缩聚催化剂可以大大缩短反应所需时间，但不利于控制反应稳定有序进行，且难以将催化剂从产品中去除；原料改性剂可以通过优化原料组成的方式改善针状焦产品性能的同时降低产品成本，是工业生产中最具有使用前景的共炭化方法。由萃取反萃取法分离获得的煤密中质组(DMC)是炼焦煤生成中间相小球体的源质，作为一种全新的原料，具有低灰分、低喹啉不溶物含量、高氢碳比等诸多优点，且无需经过预处理过程，是制备针状焦的优质原料，其制备出的中间相与针状焦均具有优良的性能。

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2023年第02期

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