高密度航空航天燃料合成化学

高密度液体碳氢燃料是为提高航空航天飞行器性能(航程、载荷、速度)而人工合成的燃料,与常规燃料(例如航空煤油和火箭煤油)相比,具有高密度和高体积热值等优点,具有重要的应用价值。本文首先从分子结构的角度阐述高密度燃料的特征及合成策略,然后综述了几类典型燃料的合成进展,包括通过加成、加氢、异构等反应合成多环烃类燃料和烷基金刚烃类燃料,通过环丙烷化和光化学等反应合成高张力燃料(环丙烷燃料、四环庚烷燃料和五环十一烷燃料),通过聚合、缩合、烷基化等反应合成高密度生物质燃料,通过纳米颗粒表面改性制备含有硼、铝、碳等固体颗粒的纳米悬浮燃料。同时,也总结了一些重要反应涉及的催化剂和量子化学机理,以及代表性燃料的性能参数等。最后,在此基础上对高密度燃料合成化学的发展趋势进行了展望。     

纤维素基生物质催化转化制备二醇

生物质作为最有潜力替代化石能源的可再生资源之一,受到日益广泛的重视。纤维素基生物质是催化转化为各种燃料和化学品的重要原料。近年来,二醇(包括乙二醇、丙二醇和丁二醇等)作为燃料和化学品广泛应用于各个领域,市场需求很大。传统制备二醇是以化石能源为原料,存在原料不可再生和环境污染大等缺点。因此采用非化石原料途径制备二醇受到越来越多的关注,其中以纤维素基生物质催化制备二醇是克服化石燃料短缺和减少环境污染的重要途径之一。本文系统总结了近年来以纤维素基生物质(纤维素、葡萄糖、果糖和山梨醇)为原料催化转化制备二醇的研究现状,对反应途径、反应机理、催化剂稳定性和反应溶剂类型等进行了详细介绍,在此基础上对利用纤维素基生物质原料催化制备二醇的发展趋势进行展望,以期为相关研究者提供参考。     

合成高密度烃类燃料研究进展

本文对合成高密度烃类燃料的进展进行了总结,分别对多环烃类燃料、高张力笼状烃类燃料和添加纳米级微粒的燃料进行了评述.以烃类物质为原料,通过聚合、加氢、异构等工艺合成的多环高密度燃料拥有较高的能量密度和较佳的稳定性能,是目前高密度燃 料的发展重点.高张力笼状烃类燃料和添加纳米级微粒的燃料拥有更大的密度(一般大于1g/ cm3)和燃烧热值,是极具发展前景的新一代燃料。     

木质纤维素催化转化制备能源平台化合物

可再生生物质资源的能源化利用能有效缓解能源短缺和环境恶化的双重压力。木质纤维素类生物质原料通过催化转化途径可以转化成为用途广泛的平台化合物,如呋喃类化合物、多元醇和有机酸及其酯类衍生物等。以这些平台化合物为原料,通过基元反应的转化可以制备高附加值的生物质基液体燃料。基于上述背景,本文概述了国内外木质纤维素通过不同催化转化途径制备各种新能源平台化合物的研究进展。目前木质纤维素制备新能源平台化合物的可行途径主要包括液体酸催化、固体酸催化、离子液体催化和多功能材料催化。在介绍这些催化途径的同时,重点讨论了所使用的催化剂,分析了仍然存在的问题和可能的解决措施,同时对今后该领域的研究前景进行了展望。     

Pingba RP-3喷气燃料中有色组分的鉴定及其特性研究

用中性氧化铝吸附、无水乙酸脱附的方法，对储存中变色的Pingba RP-3喷气燃料中的有色组分进行分离制备。应用有机元素分析、红外光谱、色质联用和裂解色质联用等分析法对富集有色组分的吸附胶质进行了分析鉴定，对燃料的储存特性和有色组分的化学特性进行了考察。结果表明，Pingba RP-3喷气燃料中的有色组分全部集中在吸附胶质中，吸附胶质以含氧化合物为主，其主要成分为烷基苯酚类（及其多聚体）化合物，含氮化合物质量分数极少，未检出含硫化合物。Pingba RP-3在储存中颜色变深的主要原因是胶质中的烷基苯酚类化合物氧化和缩聚。储存过程中喷气燃料的吸附胶质和颜色增加显著，与燃料在一定条件下的氧化反应有关。     

生物质利用新途径:多元醇催化合成可再生燃料和化学品

日益严重的全球性能源和环境问题促使开发利用可再生的生物质资源成为当前研究的一个热点。本文概述了生物质基多元醇合成燃料和化学品来实现生物质转化利用的一些最新进展,特别是集中介绍了甘油和山梨醇等多元醇催化水相重整合成氢气和液体烃等燃料、催化选择氢解和氧化合成高附加值化学品或化学中间体等方面的进展,分析了存在的问题和可能的解决措施以及今后的发展趋势,指出生物质基多元醇将成为今后合成可再生燃料和化学品的新型平台分子。     

生物质利用新途径:多元醇催化合成可再生燃料和化学品

日益严重的全球性能源和环境问题促使开发利用可再生的生物质资源成为当前研究的一个热点.本文概述了生物质基多元醇合成燃料和化学品来实现生物质转化利用的一些最新进展,特别是集中介绍了甘油和山梨醇等多元醇催化水相重整合成氢气和液体烃等燃料、催化选择氢解和氧化合成高附加值化学品或化学中间体等方面的进展,分析了存在的问题和可能的解决措施以及今后的发展趋势,指出生物质基多元醇将成为今后合成可再生燃料和化学品的新型平台分子.     

生物质利用新途径:多元醇催化合成可再生燃料和化学品

日益严重的全球性能源和环境问题促使开发利用可再生的生物质资源成为当前研究的一个热点.本文概述了生物质基多元醇合成燃料和化学品来实现生物质转化利用的一些最新进展,特别是集中介绍了甘油和山梨醇等多元醇催化水相重整合成氢气和液体烃等燃料、催化选择氢解和氧化合成高附加值化学品或化学中间体等方面的进展,分析了存在的问题和可能的解决措施以及今后的发展趋势,指出生物质基多元醇将成为今后合成可再生燃料和化学品的新型平台分子.     

基于支持向量机的低分辨核磁共振氢谱法快速预测喷气燃料密度

密度是喷气燃料生产、储运、加注过程中重要的质量指标。为了实现喷气燃料密度的快速、准确测定，提出了一种基于支持向量机（SVM）的低分辨核磁共振氢谱法预测喷气燃料密度。采集喷气燃料样品密度数据和低分辨核磁共振氢谱，利用网格寻优算法和训练集内部五折交叉验证方法优化建模参数。以均方误差和相关系数为指标，通过正交试验对影响模型性能的数据预处理方法进行优化，并对谱图特征的提取方式进行考察。在优化条件下建立的定量分析模型比偏最小二乘法模型预测准确度更高。所建模型对6个油样的预测值与标准值的相对偏差均低于0.3%，模型可应用于喷气燃料密度的快速分析。     

木质素酚类单体化合物制备烷烃燃料

通过引入中间小分子化合物,采用傅克烷基化反应,实现了从木质素酚类单体化合物制备长链烷烃燃料.考察了催化剂、醛酮类小分子化合物、反应时间、反应温度、物料比、底物等条件对从木质素酚类单体制备二聚体反应结果的影响,并对得到的木质素酚类二聚体产物进一步加氢还原,得到C_13~19烷烃燃料.结果表明,当物料比n(木质素酚类单体)/n(醛酮类中间小分子)为15:3,以Amberlyst-15为酸性催化剂,在100 ℃的条件下,反应24 h,可以得到68%产率的二聚体化合物(当底物是愈创木酚和丙醛时).将得到的二聚体化合物在270 ℃,4 MPa H₂的不锈钢反应釜中进行加氢反应,3 h后,二聚体化合物完全转化为液体烷烃.提出从木质素单体出发通过引入中间小分子,实现C-C链增长来制备烷烃燃料的合成路线,为木质素的开发和应用提出了新思路与实验基础.     

燃料电池技术的发展与我国应有的对策

本文介绍了几种主要类型燃料电池的最新进展，基于世界发展趋势和我国具体情况，作者在碱性燃料电池，磷酸型燃料电池，溶融碳酸盐电池和聚合物电解质燃料电池方面提出了相应对策。以促进我国燃料电池的研究与开发。     

纳米金属燃料

应用纳米技术制备的纳米金属燃料已应用到社会生活和高科技领域。本文简单介绍它的热力学、制备方法和在各种领域中的应用。     

Recovery of diesel fuel from soil by supercritical fluid extraction–gas chromatography

An analytical method based on CO₂ supercritical fluid extraction (SFE) followed by gas chromatography (GC) was evaluated, compared to Soxhlet extraction, and found to determine accurately and precisely diesel fuel contamination of standard soil samples at a total petroleum hydrocarbon level of 100 μg/g in soil. While both extraction methods have the same 3% relative repeatability standard deviation for determination of total hydrocarbon contamination at this level, SFE requires much less time, uses less organic solvent and provides better recovery of the more volatile n-C₁₀ to n-C₁₂ hydrocarbons.     

便携式200W至500W质子交换膜燃料电池电源系统研制

本文详细介绍了便携式质子交换膜燃料电池电源系统 4个组成部分的研制 :1 )燃料电池堆 ;2 )空气供应 ;3 )氢源 ;4 )散热与控制并与其他储能化学电源的性能特点作了比较 .实验表明 ,本电源系统性能优异 ,稳定可靠     

钙钛矿材料在固体氧化物燃料电池燃料重整中的应用

固体氧化物燃料电池（solid oxide fuel cell,SOFC）是通过电化学反应将化石燃料（煤、石油和天然气等）、生物质燃料或其它碳氢燃料中的化学能直接转换为电能的发电装置,能量转换效率更高、污染更低,被公认为21世纪高效绿色能源技术. 但直接以碳氢化合物为燃料时,镍基阳极中容易产生积碳,从而失去电化学催化活性. 在阳极外侧进行一次燃料的预重整是一种行之有效的解决办法,其中高效稳定的重整催化剂至关重要. 本文将结合本课题组的研究进展对钙钛矿催化剂在燃料重整中的应用进行概述,并提出自己相应的观点和展望.     

燃油燃料含硫化合物形态分布剖析技术研究进展

介绍了目前用于燃油、燃料(如汽油、柴油、煤油、喷气燃料)的硫化物形态分布剖析的多种分析技术,包括电化学方法和气相色谱与多种选择性检测器联用的方法(如GC - FPD、GC - AED、GC - SCD、GC - MS等),并对各种分析技术的研究现状进行了概述.     

Hydrometallurgical Reprocessing of BREST-OD-300 Mixed Uranium-plutonium Nuclear Fuel

The duration of external fuel cycle of BREST-OD-300 reactor with mixed U-Pu nitride fuel (MNIT) including hydrometallurgical reprocessing should not exceed 3 years. An average burnup of the fuel should be 6% of heavy metal (HM) with the potential increase up to 10% HM. Therefore, the technology should provide the reprocessing of spent nuclear fuel (SNF) after less than 2 years cooling time and with fissile materials (FM) content of 10 – 15%. Pellets technology has been chosen for the MNIT fuel production. That means necessity to receive the recycled actinides oxides of high purification coefficient (∼ 10⁶). Currently on a laboratory scale, the following process stages have been tested on the real products: actinide oxides production and rare-earth and trans-plutonium elements separation. Moreover, on a pilot scale the process of high level radioactive waste (HLW) and intermediate level radioactive waste (ILW) concentration by evaporation has been tested, as well as the Am-Cm separation. In 2015, the design of the MNIT SNF reprocessing facility has been started, placed at the JSC Siberian Chemical Plant site as a part of the pilot demonstration power complex (PDPC) with BREST-OD-300 reactor. MNIT SNF reprocessing plant (RP) should be put in operation after 2020.     

质子交换膜燃料电池及电池组模型分析

本文对现有质子交换膜燃料电池以及电池组模型进行比较分析,认为数学模型的建立,可以增加对燃料电池及电池组内部的传递现象和反应机理的认识,同时可以预测电池以及电池组的性能,并且对优化电池结构参数具有指导意义.模型分析包括了现阶段质子交换膜燃料电池单电池模型和电池组模型的基本类别,它们是单电池CFD数值模拟模型、单电池以及电池组性能模拟模型、燃料电池组气体分配模型、系统模型和非稳态模型.比较了几种模型的建模方式及不同模型的应用范围和各自的优缺点.     

基于PtIr/C阳极催化剂的直接氨燃料电池性能研究

氨(NH₃)是一种无碳氢载体, 比氢更易储运, 且体积能量密度更高, 因此直接氨燃料电池(DAFC)的研究具有重要的理论意义和实际价值. 本工作研究PtIr/C阳极催化剂在不同工作温度下电催化活性及其对DAFC性能的影响, 并探究了所用阴离子交换膜的渗氨量与DAFC性能的相关性. 结果表明, 从25~80 ℃, 基于PtIr/C阳极催化剂的DAFC在80 ℃下获得最优性能, 其开路电压(OCV) 0.50 V, 峰值功率密度3.2 mW•cm^-2, 可归功于Pt-Ir合金的协同作用和升温提高了催化活性. 不同温度下在DAFC阴极尾气中均检测到氨, 且氨含量随温度升高而上升, 致使阴极Pt/C催化剂毒化, 从而使DAFC的开路电压和功率密度下降.