从废水到新能源:光催化燃料电池的优化与应用

随着经济的飞速发展,社会对能源的需求日益扩大,对工业废水的无害化处理也提出了更高的要求。光催化燃料电池 (photocatalytic fuel cell, PFC) 在燃料电池中引入半导体光催化材料作为电极,实现了有机污染物高效降解和同步对外产电的双重功能,在废水无害化与资源化利用方面具有潜在的应用价值。半导体光催化电极是PFC系统高效运行的核心组件,增强其可见光响应和光生载流子分离是提高PFC性能的关键策略。反应器结构设计和运行参数优化也有利于改善PFC性能。本文从PFC基本原理和应用入手,综述了PFC在环境污染物资源化处理中的研究进展,并详细阐述了提高PFC的污染控制性能和产电效率的优化手段,为进一步设计高效稳定的PFC系统并实现其在水污染控制和清洁能源生产中的应用提供理论指导。     

以车载储氢为目标的储氢材料研究进展

高效、安全的车载储氢技术研发是制约氢燃料电池车规模化商业应用的“瓶颈”环节。相比于高压氢瓶和低温液氢，材料基固态储氢在储氢密度、操作安全性和能源效率方面具有显著优势，因而被公认为最具发展前景的储氢方式。储氢材料历经数十年发展，尤其是随着近年来新型储氢材料的陆续发现，研究领域不断拓展，目前呈多材料体系、多储氢模式并行发展的格局。但与此同时，现有储氢材料／技术与车载储氢应用需求间的巨大差距并未因新型材料的发现而得到有效缩减，难于在温和操作温度下获取高储氢密度仍是各类储氢材料体系研究中面临的共性关键课题。     

导电二维配位聚合物框架材料在能源存储及转化领域的应用

配位聚合物框架材料具有高的比表面积、丰富的孔结构和金属配位中心,一直以来被视为能源领域的潜在电极材料。传统配位聚合物框架材料电导率低,因此,如何设计并合成具有一定导电性的配位聚合物框架材料,满足能源及其相关领域对于材料电学性质的要求,成为配位聚合物框架材料领域的研究热点方向之一。本综述介绍了近年来导电二维配位聚合物框架材料的设计思路及电导率测量方法,并对这类材料的制备及其在能源转化及存储方面的应用进行了总结。最后,对二维高导电配位聚合物今后的研究和发展方向进行了展望。     

锂离子电池杂论

首先论述了锂离子电池的大好形势，难得的机遇和面临的挑战。 欧盟相继出台了两项与化学品相关的法令，加之原材料上涨、我国出口退税政策调整，锂电池市场出现新的机遇。面对能源短缺和环保的严峻形势，对动力电池和储能电池的呼声日益高涨。     

“能源化学”本科专业建设建议

"Energy chemistry" was approved as one of the chemistry majors for undergraduate by the Ministry of Education in 2015. Based on the ideas and ways of emerging engineering education, this paper hereby proposed some of constructive suggestions on the training objectives, graduation requirements, curriculum system, teaching contents, teaching staff and conditions for development of "energy chemistry" major.     

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。     

分解水制氢的KNO3—I2循环之研究：Ⅲ.代替电解反应的一个子循环

本文提出了一个硫酸中间盐子循环用以代替分解水制氢的KNO_3-I_2混合循环中的电解反应,从而使原混合循环变为一个纯热化学循环。     

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.     

从能源产业发展和人才需求浅谈“能源化学”新工科改造

Based on building emerging engineering education of "energy chemistry", we investigated the state key petro-chemical enterprises according to the industrial development and the demand of professional talents. The research report summarizes, analyzes and discusses the current priority development fields of industry, the talent training status, curriculum structure and education program of the chemistry and chemical engineering in universities. The ideas on emerging engineering education of "energy chemistry" have been proposed, and it will be beneficial to building a novel education program for talents training, which integrates the principle of chemistry, energy conversion and information science, etc.     

从物联网时代的高熵能源到迈向碳中和的蓝色大能源——接触起电的物理机理与摩擦纳米发电机的科学构架

能源,人类活动的重要物质基础。人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用。然而,随着人们进入物联网、人工智能时代,传统的从发电厂传输到公共事业单位等固定站点的"有序"电力供给方式已难以满足无处不在的物联网分布式电子设备"随机、高熵"性的能源需求。摩擦纳米发电机,以麦克斯韦位移电流为内在驱动力,可以有效地将不规则、低频和分布式的机械能转化为电能,它利用接触起电和静电感应的耦合效应,具有重量轻、成本效益高且易于扩展的显著特点。与通常的机械能收集技术,即电磁发电机相比,摩擦纳米发电机在低频(通常为0.1—3 Hz)下具有比电磁发电机更高的效率和输出性能。此外,摩擦纳米发电机还可用作自供电传感器,使用其电输出信号主动检测由机械扰动引起的动态过程。这些优势使得摩擦纳米发电机在低频环境能量收集上具有广阔的应用前景,例如它可以收集人体运动的能量为小型电子设备供电,还可以收集大范围海洋波浪能等可再生的蓝色能源,助力实现碳中和的伟大目标。