能量色散X射线荧光光谱法快速测定固体生物质中砷的含量

<正>为实现“碳达峰、碳中和”目标,我国加快调整能源结构,大力发展绿色低碳新能源替代化石能源,生物质能作为可再生能源的重要组成部分,是一种取之不尽的可再生能源,也是唯一可以直接存储和运输的可再生能源。由于生物质生长过程中吸收的CO₂与其燃烧利用中排放的CO₂是相等的,在总量上实现了零排放,消除了产生温室效应的根源,是我国实现“双碳”目标的重要能源,因此生物质能得到我国政府的高度重视。     

电化学能源专辑

<正>电化学能源的本质是通过电化学反应实现电能和化学自由能之间的相互转换,同时伴随着物质转化,具有高效、清洁及可再生等优点,是应对目前能源环境危机和实现国家“双碳”目标的重要手段。我国在可再生电能的开发利用方面发展迅速,水电、风电和光伏发电累计装机容量居世界第一,这为电化学能源技术的普及应用提供了强大的驱动力。然而,推动电化学能源替代传统化石能源仍面临诸多科学难题和工程挑战,需要实现基础理论、材料创新、能源转换与存储机制和器件优化的全方位突破,这将是一项长期而艰巨的任务。     

序言

<正>力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标,是党中央深思熟虑的重大战略决策,实现“双碳”目标的技术创新也成为当前的研究热点。煤是中国最主要的化石能源,生物质是唯一可再生的含碳能源,煤和生物质协同热化学转化(热解、气化、燃烧等)是实现化石能源和非化石能源耦合高效利用的重要技术手段,对于实现“双碳”目标具有重要现实意义。目前,国内外研究人员围绕煤和生物质协同热化学转化展开了大量研究,并取得了积极研究进展。     

《能源与环境》专辑序言——催化在能源与环境中的机遇与挑战北大核心CSCD

能源与环境是现代社会发展的基础与技术变革的前沿阵地。受“碳达峰,碳中和”伟大目标牵引,清洁能源的安全获取与生态环境的改善治理是我国当下科学发展的重要议题。通过催化不但可以清洁能源的高效制造,还能实现废水、废气和废物的循环利用,是解决现有能源与环境问题的关键。近年来,面向能源和环境的热催化、光催化以及电催化技术取得了长足进步。特别是绿氢生产、燃料电池、温室气体转化利用、污染物降解、航空催化转化器等领域迎来了重大发展机遇,并取得了一些重要原创性突破。     

单原子催化在海洋能源领域的应用

海洋是未来人类社会重要的能源宝库, 其中蕴藏了储量庞大且形式多样的能源, 海洋能源与资源的高效转化与获取对实现“双碳目标”具有重要意义. 催化技术是提高能源与资源利用效率和转化速率的关键技术, 对于海洋巨大的资源储量, 其显得更为重要. 单原子催化剂具有优异的可调控性、 高选择性和高活性位点利用率, 与海洋环境相容的单原子催化剂表现出良好的应用潜力. 本文对单原子催化在海洋氢能、 海洋能源转化和海水提铀等海洋能源领域的研究进行了综合评述, 并对单原子催化在海洋能源领域的发展前景进行了展望.     

中国制氢技术的发展现状

氢能是一种高效清洁的二次能源,在实现“碳中和”目标中起重要作用。随着制氢规模不断扩大、制氢成本不断降低,氢能将有望与电能共同成为二次能源主体,通过氢电互补推动我国能源结构转型、降低碳排放、保障我国能源安全。目前,我国已成为世界第一大产氢国,主要有三类工业制氢路线:化石燃料重整制氢、工业副产氢和清洁能源电解水制氢。依托清洁能源发展起来的其他制氢新技术,如太阳能光解水制氢、生物质制氢、核能制氢等也受到广泛研究和关注。此外,制氢系统组成复杂,建模和优化难度高,人工智能在制氢系统的预测、评估和优化方面表现出独特的优势,受到国际学者的关注。本文结合最新研究进展,对上述制氢路线的发展情况进行了综述,并通过技术成熟度、经济性和环保性比较,结合国情对我国未来氢气供应结构做出展望。同时,本文综述了人工智能在制氢系统中的最新应用进展,以期为我国制氢工艺发展提供新思路。     

电催化木质素升级转化成高附加值化学品和燃料的研究进展

为节能减排和能源结构调整以快速实现"碳中和",发展可再生、清洁与绿色的能源以替代传统化石能源已成为当今世界高质量发展的重要共识.生物质能作为一种典型的可再生能源,具有储量丰富、分布广泛、可有效转化成各种化工原料和燃料等特点逐步受到广泛关注并成为科研热点.木质素是生物质的重要组成部分,其含氧量低、热值高,可转化成高热值燃料;同时,木质素富含芳香结构单元,可以转化成各类高附加值化工原料及医药中间体.木质素解聚及其对应单体升级转化是木质素高效转化利用的关键技术.当前,传统热催化是其主要应用技术手段.然而,该类方法常在高温高压下进行,需消耗大量能源及众多繁琐操作步骤,不易规模化生产.相对而言,电催化技术能实现常温常压的木质素解聚及对应单体的升级转化,采用由可再生能源(例如风能、太阳能等)获得的清洁电力,则能实现完全绿色可持续生产,对未来经济社会的发展及"碳中和"的目标具有重大意义.本文综述了近年来电催化技术在木质素升级转化成高附加值燃料和化学品方面的应用,尤其是在木质素解聚及其对应单体于水溶液相关电解质中升级转化方面的应用.(1)针对总体研究背景进行了概述,总结了木质素研究的重要意义并概括了当前木质素研究的主要思路,并简单介绍了木质素结构单元及连接键等基本性质;(2)针对电催化技术在木质素应用方面进行了总结,包括反应类型和反应路径等;(3)总结了木质素常用的几种典型表征技术手段,如GC-MS、NMR、IR等;(4)总结了电催化木质素解聚及其单体升级转化研究现状,对电催化木质素解聚应用中木质素前体类型、电解质种类和电还原/氧化催化剂进行了详细介绍及客观评价,并对几种代表性单体的电催化加氢反应及氧化反应做了详细评述.在此基础上展望了电催化技术在木质素升级转化中的应用前景,指出了当前电催化技术在木质素升级转化应用中存在的实际问题,提出了电催化技术在木质素升级转化中的发展方向.     

氢能的发展机遇与面临的挑战

氢能作为一种重要的清洁可再生能源受到越来越多的关注。本文首先从能源资源、CO₂减排、大规模能源储存3个方面简略地说明了氢能的发展机遇。 随后更多的是对氢能发展面临的一些挑战进行了介绍,这些也是氢能发展的瓶颈,这些问题不解决,氢能难以产业化应用。所以本文围绕着制氢、储运、基础设施、关键设备、安全等一些领域,对国内外的研究状况以及最新动态进行了介绍,并对一些具体问题和技术做了进一步的说明,给出了一些方向和技术指标。另外,对氢能应用,也提出了一些多样化的建议,可供产业化开发参考。     

广东拟建碳排放交易市场 率先突围发展低碳经济

不久前,世博论坛在广东东莞举行,以“低碳经济与城市未来”为主题。与会专家介绍,低碳经济实质是能源高效利用、清洁能源开发、追求绿色GDP,核心是能源技术和减排技术创新、产业结构和制度创新以及人类生存发展观念的根本性转变。广东将努力提高能源利用效率,并通过优化产业结构和加快产业升级减少能耗,从源头上减少碳排放。此外,广东还将加快发展新能源产业,大力开发节能减排技术。有计划地积极开发利用太阳能、风能、潮汐能、生物能、地热能等各种低碳或无碳的绿色能源,大力开发洁净煤、智能电网、新能源汽车、碳捕捉等技术,加快建筑节能步伐。广东已考虑建立适合广东省情的清洁发展机制和包括碳排放在内的污染排放权交易市场。广东拟建碳排放交易市场 率先突围发展低碳经济@莉     

绿色碳科学：双碳目标下的科学基础——第292期“双清论坛”学术综述

基于第292期“双清论坛”,本文阐述了“绿色碳科学”理念的科学内涵,综述了当前我国能源与材料科技领域低碳化科学技术的研究进展、相关挑战与未来机遇,凝练了双碳目标的实现路径、关键科学问题、未来研究方向,为自然科学基金委下一步制订碳中和基础研究行动计划与资助方案提供参考。     

序言

<正>煤炭是我国主体能源,煤炭清洁高效利用对我国发挥煤炭资源优势、降低油气对外依存度、提升国家能源安全保障能力、保护生态环境,具有重要战略意义。目前我国煤炭利用正逐步向清洁化、大型化、规模化、集约化发展。对标碳达峰、碳中和目标,要求我们立足国情、控制总量,推进煤炭消费转型升级,推动煤炭由燃料属性向燃料、原料方向转变。持续推进煤炭清洁高效利用,对保障能源安全稳定供应、推动经济社会高质量发展具有重大意义。     

中空碳材料用于钠离子电池负极的研究进展

实现钠离子电池等储能设备的大规模应用对于能源的可持续发展以及完成“碳达峰碳中和”目标具有重要意义.开发高性能的负极材料可提升钠离子电池的能量密度和循环稳定性,是实现钠离子电池大规模应用的关键性因素.中空碳材料因其独特的结构而具有优异的倍率性能与循环稳定性,作为钠离子负极材料具有广阔的应用前景.本文从多角度出发,综合评述了中空碳材料的合成方法,以及其形貌、杂原子修饰策略与储钠性能之间的关系,并对其未来发展方向进行了展望.     

可再生能和氢能的完美结合-生物质乙醇氢燃料

在稀土金属氧化物载镍催化剂上通过催化重整乙醇水溶液可以直接转化为H2，H2的选择性达到70mol％，乙醇的转化率达到100％。通过催化剂的优化改性及耦合水汽转化反应可降低产物气中CO的含量，提高H2的含量。该过程对于燃料电池的绿色便携燃料系统的生产应用具有巨大的潜在价值，该过程也是未来能源系统中实现可再生能和氢能完美结合的自然和谐过程。     

双碳目标下太阳能制氢技术的研究进展

“双碳目标”的实现需要精准的政策引导和开发可替代的清洁能源. 近年来, 氢能由于具有来源丰富、热值高、清洁低碳、应用场景多样等特点, 受到了学者们越来越多的关注. 在传统制氢技术中, 化石燃料制氢技术应用最为广泛, 但其制氢反应过程造成的能耗和温室气体释放量较大. 而光催化分解水制氢技术是将太阳能转换为氢能, 将太阳能以化学能的形式储存起来, 这样不仅能利用太阳能制取氢气, 而且可以将氢能与CO₂结合起来生产高附加值的化学品, 在减少碳排放的同时, 实现碳氢资源的综合利用. 综述了可实现太阳能制氢的光催化制氢(PC)、光电催化制氢(PEC)和光伏电催化耦合制氢(PV-EC)技术的研究进展, 阐释了相关技术的基本原理, 介绍了制氢技术中的关键材料, 对三种制氢技术发展过程中太阳能制氢(STH)转化效率、材料稳定性的相关研究进行了详细总结. 最后对三种太阳能制氢技术面临的关键挑战和未来发展方向进行了探讨和展望.     

能源材料的第一性原理模拟

能源问题是目前我国面临重要问题之一,这一问题的解决是我国实现可持续发展战略的重要环节.能源化学的发展对于能源问题的解决具有重要意义.理论计算与实验观测的结合可以促进能源化学更快更好地发展.目前,理论计算已经广泛应用于能源化学中的各个领域,包括碳基能源化学、电能转化与存储以及太阳能能源化学等.本文综述了理论计算在能源化学这些重要领域应用的研究现状及发展趋势,并提出了在进一步发展和应用中所面临的关键科学与技术问题.最后,文章对理论计算在能源化学中应用的未来发展方向进行了展望,建议了几个可能的重点基础研究方向,以期达到理论计算应用于在能源化学这一领域的终极目标——理论设计高效廉价的新型能源材料.     

氢的制备、储存、安全检测与生物燃料电池研究

目前，化石能源日益枯竭和二氧化碳排放导致的温室效应引起了世界各国的高度关注。约五分之一的二氧化碳是由使用化石燃料的交通工具所导致的。氢能是人类至今为止已知的、最为理想的清洁能源，使用零排放的氢燃料电池驱动交通工具是减少二氧化碳排放的有效手段之一。世界各国把氢能作为战略能源进行研究，我国既是能源短缺国，又是能源消耗最大的国家之一。《国家中长期科学和技术发展规划纲要》明确指出，能源是未来15年我国科技发展的重要领域，清洁能源低成本规模化开发利用则是重点领域和优先主题。 本文将将简要介绍课题组在铝基材料制氢技术、多孔金属有机框架化合物（MOFs）材料储氢技术、基于石英微天平的氢气安全检测技术和生物燃料电池的有关研究工作。     

人工碳循环——二氧化碳转化利用技术

纵观历史长河，从薪柴到煤炭，再到油气和新能源，每次能源的更替都极大地促进了社会生产力的发展。从化学角度看，能源革命的本质就是“减碳趋氢”的过程。本文在介绍了能源发展史后，简单阐述了能源利用的本质及不同能源的结构差异；随后从反应热力学和动力学角度，重点介绍了CO₂作为重要碳一(C₁)资源的转化利用技术及研究进展；最后展望了我国未来碳科学与技术的总旋律。     

基于大概念及多角度探讨的跨学科项目式教学——实现“碳达峰、碳中和”的途径研究

基于“碳达峰、碳中和”这一社会热点问题，以“绿色发展”为统摄性的大概念，实施项目式教学，通过探秘“碳源”、挖潜“能源”、创新“储能”、固封“资源”4步曲，优化课堂教学模式、助推学生深度学习。在真实问题情境中，帮助学生厘清学科的必备知识、弄透原理的来龙去脉、构建解题的思维模型，进而发展学生的学科核心素养。     

γ-VOOH空心纳米结构的合成及其在电解水中的应用

<正>能源和环境是现今涉及人类社会可持续发展的两大问题,正威胁着人们正常的生产和生活。随着工业、社会的发展以及石油等矿物能源消耗的不断增加,全球环境污染日益严重,而这些资源终将枯竭,所以发展一种清洁、可持续的替代能源是人类社会亟待解决的问题。新能源如氢能、太阳能、风能等具有清洁、无污染、来源广泛、可再生、环境友好的特点,引起了全世界的广泛关注。因此,新能源的研究与开发、能源的高效可持续利用以及环境友好成为各国科学家的     

编者按

面对日益严重的能源与环境问题，为保障能源安全，保护生态环境，实现可持续性发展，我国和世界其它国家都十分重视可再生能源的开发和利用。国务院关于替代能源的发展思路是：以新能源替代传统能源，以优势能源替代稀缺能源，以可再生能源替代化石能源，逐步提高替代能源在能源结构中的比重。我国把车用燃料和替代石油产品作为发展重点，因而利用农林生物质发展燃料乙醇和生物柴油等可再生能源具有重要意义。2007年6月7日，国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议，审议并原则通过了《可再生能源中长期发展规划》。规划中明确提出，发展可再生能源不得占用耕地，不得消耗大量粮食，不得破坏生态环境。因此，发展燃料乙醇、生物柴油产业必须主要以非粮农林生物质为原料，采用先进的清洁生产技术。