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可再生能源电解水制氢催化剂制备及其应用
在“双碳”目标的背景下，基于可再生能源电解水制氢是真正实现清洁氢气来源的“绿氢”技术。然而，目前制约电解水制氢产业发展的瓶颈之一是贵金属基电催化剂高昂的价格。近年来，研究者开发了多种廉价、高效的电解水阴极析氢非贵金属电催化剂，其中硫化钼（MoS2）基催化剂是迄今为止发现的析氢性能最好的非贵金属催化剂之一，其具有类铂活性。然而，这类高活性催化剂往往更易受到复杂催化反应环境因素的影响，导致催化剂表面发生重构并破坏其几何/电子结构，造成催化剂失活。
基于此，本团队提出了具有分子选择性的栅栏工程，解决了高活性Co掺杂MoS2析氢反应催化剂活性与稳定性之间的权衡问题。这一策略为设计高效、稳定的非贵金属基电催化剂的大规模应用提供了新思路。当将该MoS2基（Co-MoS2@CoS2）阴极催化材料与实验室自制的高活性钴镍双金属硒化物析氧反应阳极配对用于实验室自制的碱性电解水（AWE）双电极电解系统时，在电流密度400 mA/cm2下持续分解500 h没有明显的衰减。
随着我国进一步推进去碳化，电解水制氢有望成为能源变革的核心。在此背景下，只有大力推广电解水制氢，才能满足不断增长的绿氢需求。为此，需要大幅扩大电解水制氢装置规模，让电解水制氢在国民经济去碳化中发挥关键作用。
北京理工大学
2022-09-16
新型稀土镍基储氢合金(AB5)电极材料及其制备方法
小型镍氢电池已产业化、商品化，大容量镍氢电池是当前电动车辆主选动力电池之一。目前国内外生产镍氢电池的负极材料，基本采用混合稀土镍基储氢合金(MmB5， Mm为混合稀土金属，B为Ni、Co、Mn、Al等金属)。 南开大学课题组首次制备了含碱金属锂（Li）新组分储氢合金[MmB5（Li）]，提高了电池负极电催化活性和延长电池寿命，并获得中、美、欧发明专利（ZL 92100029.4； US 5,242,656； EP 0554617B1）。同时
南开大学
2021-04-14
钴镍基配位聚合物的构筑及电催化析氢性能研究
配位聚合物是由无机金属中心与桥连的有机配体通过自组装相互连接，形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料。
一、项目进展
创意计划阶段
二、负责人及成员
姓名
学院/所学专业
入学/毕业时间
祝涣钧
化学与化工学院应用化学专业
2019年9月至2023年6月
吴凌志
化学与化工学院应用化学专业
2019年9月至2023年6月
郑毅
化学与化工学院应用化学专业
2019年9月至2023年6月
王梓
化学与化工学院应用化学专业
2019年9月至2023年6月
武辰禹
化学与化工学院应用化学专业
2019年9月至2023年6月
三、指导教师
姓名
学院/所学专业
职务/职称
研究方向
覃玲
化学与化工学院
副教授
多功能配位聚合物材料的合成及应用研究
四、项目简介
配位聚合物是由无机金属中心与桥连的有机配体通过自组装相互连接，形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料。它具有多样的拓扑结构，并且稀疏多孔，密度较低。这些特点使得它在吸附，催化，储能的各个方面有着优良的效果。
本项目主要目的在于合成钴/镍基配位聚合物，选择合适的有机配体与金属离子钴/镍通过配位键构筑得到钴镍基配位聚合物，利用单晶衍射、元素分析、红外光谱等方法对其结构及组成进行表征，或者通过合成和掺杂的方式，调控它的析氢性能，设计出高催化活性和稳定性、低成本的非贵金属催化剂。
项目组成员通过设计选择有机配体与金属离子，通过溶剂热方法合成了多种金属有机框架材料，并将其热解得到衍生材料。通过线性伏安扫描法等多种实验方法测试了它们的电催化性能，其中化合物Ni-MOF的初始电位为-356mV，Tafel斜率127.3 mV⋅dec-1。Co-MOF通过掺杂Zn2+后，过电位降低到-307 mV，Tafel斜率150.2 mV⋅dec-1。我们还合成了一种对金属离子（Fe3+）与抗生素（加替沙星）有明显检测效果的锌基材料，可作为多功能探针检测水中金属离子和抗生素的残余量。由于化合物没有催化位点，我们通过掺杂钴金属的方式，改善了它的电催化析氢性能，使它具有较低的初始电位(-423 mV)、较低的Tafel效率(101.9 mV⋅dec-1)和较好的循环稳定性。
项目为研究高性能和稳定性的HER电催化剂及金属离子和抗生素荧光探针材料的设计合成提供了可行的思路。
合肥工业大学
2022-07-27
一种测氢用固体电解质管的制备与成形方法
本发明公开了一种测氢用固体电解质管的制备与成形方法。该 方法采用 CaCO3、ZrO2、In2O3 原料，按照摩尔比：CaCO3：ZrO2： In2O3＝1：0.8～0.95：0.025～0.1 称取出原材料，进行湿磨混料，混 合粉料压制成直径 20～30mm，厚度为2～5mm的圆片在1000～1400℃ 下煅烧得到 CaZr1-xInxO3-α(0.05≤x≤0.2，原子比)，再将圆片压碎成 粉末，加入到熔融的石蜡、油酸和蜂蜡混合物中，用电磁搅拌器进行 搅拌，通过热压注方法成形为管状，再在高温下进行排蜡，之后在 1450～1550℃下进行最终的烧结，获得 CaZr1-xInxO3-α(0.05≤x≤0.2) 电解质管。本电解质管表面光滑、结构致密，具有较好的化学稳定性 和抗热冲击性能，能够应用于变温环境下的铝、镁合金熔体氢含量的 连续、准确测定。
华中科技大学
2021-04-13
一种绿氢耦合加氢过程在线代理模型辅助多目标优化方法
本发明提供了一种绿氢耦合加氢过程在线代理模型辅助多目标优化方法，包括：针对绿氢耦合加氢过程的绿氢‑灰氢混合波动，构建经济与碳减排多目标操作参数优化问题，对操作参数进行灵敏度分析，获取待优化操作参数及其取值范围；对加氢过程建立第一性原理模型并进行拉丁超立方采样，采用高斯过程回归建立离线代理模型；在混合氢气波动条件下，基于高斯过程生成初始在线代理模型，采用快速非支配排序优化方法求解经济与碳减排多目标优化问题，并通过周期性更新在线代理模型。本发明兼顾了投资成本与碳减排效益，实现了绿氢‑灰氢混合频繁波动下的经济效益与碳减排多目标的平衡优化。
南京工业大学
2021-01-12
基于光纤的海洋水体放射性环境在线探测系统
海洋是新世纪人类社会赖以发展新的资源空间，21 世纪也被公 认为是海洋的世纪。党的十八大报告明确指出：“提高海洋资源开发 能力，发展海洋经济，保护海洋生态环境，坚决维护国家海洋权益，建设海洋强国。”国家在对海洋的管控、开发、利用进入更深层次， 海洋服务国民经济发展进入更高水平的同时，对治理海洋环境污染， 有效保护海洋环境也提出了更高的要求。近些年，在大力发展核电的 同时，不能忽略的是核能也是把“双刃剑”。核电站一旦发生事故， 将带来巨大的灾难，2011 年 3 月，日本福岛核泄漏事故的发生震惊全 世界，核泄漏事故给日本周边海洋环境造成了巨大的灾难。随着我们 国家核电站的增多，对核辐射监测也提出了更为迫切的需求。 传统的海洋放射性监测方式主要包括在目的海域海水抽样测量 与闪烁晶体类探测，探测具有滞后性、取样成本高、探测范围有限等 缺点。本课题组针对以上问题，将先进的光纤传感技术应用于海洋放 射性探测需求中，利用特种闪烁光纤的放射性探测能力和普通光纤的 低损特性实现长距离、分布式放射性信号的测量。进而通过光纤传感 复用技术，实现多束光纤构成的广域放射信息获取与探测。
南开大学
2021-04-11
基于光纤的长距离管线泄漏及周界安防预警系统
分布式光纤传感技术是目前传感领域的研究热点之一，它不仅具 有光纤传感的抗电磁干扰、精度高、化学稳定性好等优点，而且充分 利用了光纤沿轴向一维空间连续分布的特点，可以实现沿光纤长度方 向物理场的连续分布式测量。基于分布干涉原理的光纤振动传感系统 可以用于油气管线的泄露检测和通信线路的安全监测：当油气泄漏或 盗挖等外界振动信号引起的干扰传到光纤时，光纤中传输光的相位会 被调制，通过光学干涉技术就可以把光的相位变化监测出来，从而实 现高灵敏度的信号感测与定位。此外，分布干涉式光纤振动传感系统 还可以应用于光缆沿线、边境线、银行金库、弹药库等军事及重要安 全设施的安全预警，因而具有较大的研究价值。
南开大学
2021-04-11
基于光纤的长距离管线泄漏及周界安防预警系统
分布式光纤传感技术是目前传感领域的研究热点之一，它不仅具 有光纤传感的抗电磁干扰、精度高、化学稳定性好等优点，而且充分 利用了光纤沿轴向一维空间连续分布的特点，可以实现沿光纤长度方 向物理场的连续分布式测量。基于分布干涉原理的光纤振动传感系统 可以用于油气管线的泄露检测和通信线路的安全监测：当油气泄漏或盗挖等外界振动信号引起的干扰传到光纤时，光纤中传输光的相位会 被调制，通过光学干涉技术就可以把光的相位变化监测出来，从而实 现高灵敏度的信号感测与定位。此外，分布干涉式光纤振动传感系统 还可以应用于光缆沿线、边境线、银行金库、弹药库等军事及重要安 全设施的安全预警，因而具有较大的研究价值。
南开大学
2021-04-11
一种基于拉锥结构的全光纤内窥OCT探针
本发明公开了一种基于拉锥结构的全光纤内窥OCT探针，包括由多段光纤熔接而成的光学组件、传动组件以及保护套。所述光学组件有两种结构：一种由传输单模光纤、过渡段拉锥光纤与大纤芯多模光纤构成；另一种由传输单模光纤与非对称双拉锥光纤构成。拉锥光纤均由大纤芯多模光纤经拉锥而成，光学组件各段光纤熔接处模场直径一致。本发明的内窥OCT探针无需光学聚焦透镜，结构紧凑、传输效率高、焦深范围大，非常适合心脑血管的高质量OCT成像。
浙江大学
2021-04-13
土体变形分布式光纤监测标定与试验方法及其装置
土体的变形量是评价土体稳定状态的一项重要指标。对于边坡填筑、堤坝施工和隧道开挖等一些大型工程，实施分布式变形监测有助于及时获取土体受力和变形异常部位，采取相应的工程对策，以保证工程的正常施工和运行。最近国内外一些研究者直接将应变感测光纤埋入待监测的土体中，基于光纤传感数据来分析土体的变形状态和稳定程度。这一方法施工较为便捷，但是土体和应变感测光纤之间的相互作用机理和协调变形问题没有得到充分的认识，同时对于应变感测光纤的选用和锚固点的设置也没有科学依
南京大学
2021-04-14