《能源环境保护》“能源高效低碳利用技术”虚拟专题

来源：能源环境保护

在"双碳"目标的引领下，经济社会的绿色化、低碳化已成为高质量发展的关键。能源作为推动社会进步的强大动力，向绿色低碳方向的转型显得尤为迫切和必要。太阳能、风能、氢能及生物质能等能源技术的蓬勃发展，有利于提高能源利用效率，探索以生态优先的绿色发展新路径。《能源环境保护》编辑部整理了2023年已发表的17篇关于能源高效低碳利用技术的论文作为虚拟专题，以期为相关研究人员提供参考。

行业视野: 碳中和
类别; 80个
关键词; 77位
专家; 17篇
论文; 2878IP
点击量; 1485次
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有机废弃物厌氧消化生产生物天然气技术的现状和展望

作者(Author)：温汉泉, 俞汉青

摘要：自沼气发现以来,有机物厌氧消化生产生物天然气由于其污染治理和能源回收的功能开拓了一个经久不衰的领域。有机废弃物厌氧消化过程的实现和发展依赖于工艺技术和基础理论的进步。本文从技术形式和理论出发,介绍有机废弃物厌氧消化生产生物天然气技术的现状并进行展望。首先介绍了当前主流厌氧消化技术,总结其设计和构型,阐述内在改进和变革思维:泥水分离的实现区分了第一代和第二代厌氧消化技术,而颗粒污泥的出现则发展了第三代厌氧消化技术。其次总结了现代厌氧消化技术理论和其对厌氧消化技术的推动作用,介绍一些加强厌氧消化策略:厌氧消化理论细化和种间电子传递的发现直接改变厌氧消化设计理念和运行形式。随后描述一些对厌氧消化具有强烈推动作用的新技术和新理念:机器学习有助于了解厌氧消化这一复杂黑箱,而合成生物学更将从概念上重新定义厌氧消化。最后对未来厌氧消化技术进行了展望:厌氧消化的发展将趋向于高效化、智能化、定制化,未来更将成为一个绿色平台,实现能源和物质的社会循环。

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能源环境保护

2023年第01期

368

251
生物质热化学制氢技术研究进展

作者(Author)：尹凡, 曾德望, 邱宇, 杨琰鑫, 吴石亮, 肖睿

摘要：化石燃料的过度使用造成了能源危机与温室效应,开发清洁可持续的能源能够调整我国能源结构,推动绿色可持续发展。氢气作为一种有前途的能源和清洁燃料,对环境无危害,已经成为未来能源中最有前途的能源载体。因此,有必要寻求低能耗和低成本的绿色可持续制氢技术。在“双碳”背景下,生物质制氢被认为是一种绿色可持续的发展技术,拥有长期的增长潜力,并有望逐步减少环境污染和资源的过度开采。鉴于当前的研究趋势和新兴技术,本文重点围绕生物质热化学转化制氢所涉及的热解、蒸汽气化、超临界水气化和化学链制氢技术的原理、影响因素以及研究现状进行评述,并针对当前技术的未来发展提出展望。

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能源环境保护

2023年第01期

243

111
重型柴油车远程OBD系统数据分析研究进展综述

作者(Author)：刘浩业, 张潇文, 任烁今, 王天友

摘要：重型柴油车是大气中氮氧化物和颗粒物的重要来源。远程 OBD 系统将 OBD 技术与无线通讯技术相结合,将车辆的运行数据、排放状况和故障信息发送给监管部门,可实现对重型柴油车全生命周期的排放监控。目前围绕重型柴油车远程 OBD 系统数据分析的主要研究方向包括:超排车识别和故障诊断、车辆后处理系统作弊识别和实际道路环境下车辆性能特征分析,本文对以上 3 个方向的研究进展进行了综述。超排车识别的关键问题是如何基于现有远程 OBD 系统采集的 NOx浓度数据和有限的车辆状态数据识别车辆排放是否符合法规要求,车辆后处理系统作弊识别的关键问题是如何平衡作弊识别算法的准确性和复杂性。实际道路环境下车辆性能特征分析为法规制定和动力技术升级提供重要参考。

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能源环境保护

2023年第01期

274

138
低碳背景下氢应用现状与前景展望

作者(Author)：徐江荣, 宋奥, 洪佳璇, 李允超, 刘茂省, 张光学

摘要：化石燃料的大量消耗已造成了温室气体的过度排放,引起了严重的环境问题。优化能源结构、开发清洁能源实现“低碳” 发展迫在眉睫。氢能是能够替代传统化石燃料最理想的燃料之一。在对氢能基本概述的基础上,详细综述了氢能在燃料领域和非燃料领域中的应用情况;其中,作为燃料方向的应用包括燃料电池、热力发电厂和航空器,作为非燃料方向的应用包括化工合成、石油炼制和冶金工业等。在燃烧应用方面,燃料电池结构需进一步优化;需开展掺氢天然气燃烧器的设计以及掺氢燃烧的大型化研究;同时需开发氢与其他航空燃料混燃技术,以提高氢能的航空适用性。在非燃烧应用方面,当氢用作化工原料时,需考虑氢源成本;用作石油炼制和冶金工业还原剂使用时,需考虑氢还原催化剂的寿命问题。对氢安全和氢能应用现存的技术挑战进行了论述,无论是燃烧还是非燃烧应用,均需格外注意氢安全;论文同时对氢能未来应用发展方向进行了展望。

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能源环境保护

2023年第01期

192

155
发动机余热温差发电的研究现状与挑战

作者(Author)：郑友取, 应杰, 李国能, 朱亦圆, 沈融, 汤元君, 郭文文

摘要：节能是我国实现“双碳”目标最重要和最经济的手段之一,当前发动机效率不高,工作时有大量余热排放到环境中。基于塞贝克效应的半导体余热温差发电技术在利用发动机余热方面有独特的优势,吸引了广泛深入的研究。本文介绍了发动机余热温差发电系统的技术原理、器件结构和余热温差发电系统的构成,并对国内外研究进行了系统回顾,分析了当前热电材料和系统的发展状况、应用潜力、评价指标和存在的问题和挑战,并给出了若干个影响发动机余热温差发电系统性能的关键科学问题和初步解决思路。热端温度分布的不均匀性是当前余热温差发电系统的设计难点;此外还需要平衡余热温差发电系统中集热器的集热效率和压降之间本征矛盾关系,以便获得最大的节油率。本文还给出了作者团队在发动机余热温差发电应用示范工程中发现的新问题和获得的新数据,为后续研究提供了有意义的参考。

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能源环境保护

2023年第03期

206

103
聚光太阳能电站中氯盐作为传热流体的研究进展

作者(Author)：赵乐, 杜小泽

摘要：太阳能是地球表面最丰富的清洁可再生能源,太阳能利用是全球可再生能源发展战略最重要的组成部分,将聚光太阳能发电(CSP)与热能储存(TES) 耦合产生可调度的清洁电力是实现能源低碳转型的重要途径之一。太阳能光热电站的能量转换效率和功率成本是上述技术的制约因素。以熔融盐为代表,开发具有更高工作温度(> 565 ℃)的热能储存(TES) / 传热流体(HTFs)系统是提升太阳能光热发电效率的重要技术途径。其中,氯盐被认为是下一代最有希望实现更高效率和更低成本的 TES / HTF 体系之一。基于目前氯盐的研究现状,本文探讨了氯盐的基础研究和当前的发展策略,主要包括氯盐的热性能、腐蚀机理和缓解腐蚀的策略。分析结果表明,熔盐的最大工作温度是决定 TES 系统效率的关键。然而,金属结构材料在熔盐中的腐蚀限制了氯盐的发展。在高温熔盐中,抑制金属结构材料腐蚀的主要手段为氯盐提纯和加入缓蚀剂。

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能源环境保护

2023年第01期

200

156
废液协同活性炭辅助水电解制氢的实验研究

作者(Author)：刘建忠, 陈懿同, 陈聪, 周俊虎

摘要：氢气具有热值高、绿色低碳、应用广泛等优点,是我国实现双碳目标的重要战略选择。目前仍需继续探索低成本、高效率、高纯度的新型制氢技术,碳辅助水电解制氢因其能够有效降低电解电耗而受到关注。对废液协同活性炭辅助水电解制氢的电解特性进行了实验研究,主要讨论了活性炭较现有关注更多的碳源煤的电解特性优势,废液协同电解较单一碳源电解的优势等问题。利用三电极系统通过控制碳源种类、废液种类、温度以及铁催化剂 4 个单因素变量进行对照电解实验,各组样品的电化学性能由线性电势扫描伏安法测定,并结合实验结果进行了电化学动力学分析。实验结果表明,活性炭作为辅助碳源,表现优于锡盟褐煤和山西平朔烟煤,具有更好的应用潜力。洗气水协同活性炭电解能够进一步提升单一活性炭辅助电解的电流密度。同时,实验也表明了温度是影响辅助电解的重要因素,需要综合实际情况进行选择。电化学动力学分析进一步表明洗气水协同活性炭辅助电解阳极反应更易进行,能改善电解水阳极反应动力学迟缓的问题。

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能源环境保护

2023年第02期

127

68
“木质素优先”策略下生物质还原催化分离技术研究进展

作者(Author)：杨旭, 骆治成, 肖睿, 张会岩

摘要：木质纤维素生物质是地球上最丰富的可再生碳资源,有潜力替代石油来生产清洁燃料和化工产品。当前木质素组分的高效利用很困难,木质素高值化是实现生物质全组分利用的关键。为实现生物质全组分的高值化利用,本文研究了基于“木质素优先” 策略的分离机制,综述了木质纤维素还原催化分离的研究进展,探索了木质素脱除率、单酚产率和选择性及碳水化合物保留率等的影响因素,分析了生物质原料、溶剂、酸碱添加剂、催化剂和反应器对“木质素优先” 策略的影响规律,提出了新型催化剂和反应器的设计思路,展望了木质素还原催化分离的研究方向。分析表明:单酚产率按照硬木→草本作物→软木顺序依次递减,醇水两相体系有利于木质素和半纤维素的提取与溶解以及纤维素结构的保留,酸的加入不仅提高木质素脱除率和单体收率还能促进半纤维素的水解,半/ 全流动反应器有效避免后续催化剂和碳水化合物的分离。

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能源环境保护

2023年第03期

220

72