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高回收率甲醇制氢新技术
氢气是化工生产中加氢反应的必要气源，由于原料来源的不同、氢气纯度要求不同，制氢装置的投资规模及氢气生产成本相差很大。工业上制氢方法有烃类蒸汽转化法、电解水法等。烃类蒸汽转化制氢适合用于氢气用量大、规模装置大的场合，其能耗及单位氢气的生产成本较低；电解水则适合用于氢气用量较小的场合，其装置规模小，但能耗及氢气的生产成本较高，对于中等规模氢气用量的场合，人们一直致力于寻求新的制氢原料。随着甲醇合成技术的改进，目前世界上工业甲醇的产量不断提高，价格也比较低廉，利用甲醇水蒸汽转化制氢，具有装置规模小、氢气生产成本低、原料来源稳定等优点，自八十年代后期逐渐受到人们的重视。现该技术已成为工业成熟技术，国内已有部分精细化工厂陆续采用。南京工业大学吸附技术研究所最近开发出新型节能型工艺，大大降低了甲醇制氢过程的能量消耗，具有显著的经济效益，已在多家生产单位采用。该工艺具有以下特点：1.选用的甲醇催化剂单程转化率>99%，使用温度260℃，压力从常压到3.0MPa皆可。该催化剂的性能经实验室评价为国内领先水平，且在工业装置运行三年以上。2.采用本所研究开发的CO高效吸附剂，使得产品氢气中的CO含量小于1ppm，氢气纯度可以达到99.99%以上，同时氢气回收率高（大于90%），比国内同类型的装置提高10个百分点，因此甲醇消耗低，氢气成本大大降低，经济效益显著。
南京工业大学
2021-04-13
分子结构解析与安全液体储氢
利用一束高强能量的飞秒中红外光激发反应体系里催化剂的一个振动，然后用另外一束超宽频的飞秒光探测这个振动的激发对反应物上所有振动频率的影响。通过扫描激发频率，催化剂上的任意振动激发对反应物的振动频率的影响就被直接测量下来。利用简单的物理原理，这种振动的相关性可被定量地转换成化学键与化学键之间的夹角，进而转换成催化剂与反应物结合成的反应中间体的三维结构。
北京大学
2021-04-11
分子基光催化产氢器件多相化
在利用太阳能分解水制取氢气的催化剂研究上取得新进展。该研究工作借鉴自然界光合作用，在多个光敏中心多个催化中心产氢器件构筑的基础上，进一步将其植入到金属有机框架材料中，模拟自然界酶催化环境中质子和电子的传输与转移，在有效规避分子基催化剂稳定性差的同时，极大地提高了光催化产氢性能，为人工模拟光催化剂的设计和构筑提供了新的思路。 人工模拟光合作用，利用太阳能在催化剂作用下分解水制取氢气，是实现将太阳能转化为清洁的化学能，解决人类社会面临的能源危机和环境污染问题的理想途径。在早期，我校化学学院苏成勇教授和石建英副教授研究团队发展了空间上相互独立、功能上相互等价，集合8个光敏金属有机钌中心和6个催化Pd2+中心于一体的金属-有机分子笼产氢器件[Pd6(RuL3)8]28+(MOC-16)，在单一分子笼内构筑出多个相互独立的能量传递和电子转移通道，获得了高达380 μmol h-1的初始产氢速率和635的TON(48h) [Nature Communications, 2016, 7: 13169]。虽然金属有机分子笼提高了分子基催化剂的产氢性能，但光照条件下的稳定性仍然是制约其进一步应用的决定因素。 最近，我校化学学院苏成勇教授和石建英副教授研究团队又基于配位组装策略实现了Au25(SG)18纳米簇在金属有机ZIF-8主体框架内部和外表面的可控组装[Advanced Materials, 2018, 30,1704576]。采用相似策略，他们将MOC-16植入到ZIF-8主体内，进一步将ZIF-8转化为Znx(MeIm)x(CO3)x (CZIF)，获得了MOC-16@CZIF催化剂。
中山大学
2021-04-13
电动汽车增程器用氢转子机
北京工业大学
2021-04-14
微通道甲醇重整制氢反应器
该反应器可在较低工作温度下实现甲醇高效重整制氢，在275oC下可以实现94%以上的甲醇转化率，重整气中H2含量为74%，CO2含量为25%，CO含量为1%。经过36小时连续测试后性能稳定。单片反应器输出功率约12W。该反应器可与蒸发器进行集成，用于为小型便携式燃料电池堆栈供燃料气。相关研究结果已发表SCI论文两篇，所申请发明专利处于实质审查阶段。成熟度：已有样品技术创新类型：改革创新期望技术合作方式：技术入股
哈尔滨工业大学
2021-04-14
耦合储氢单元的燃料电池电源
1 成果简介作为一种清洁、高效的能量转换装置， 燃料电池是各种电化学电池体系中的理论比能量“ 绝对冠军”， 而且功率密度高、电流密度大， 是最先进的能量转换技术之一。燃料电池在发电过程中，除了提供电能以外，还会产生废热。所以传统燃料电池电堆中，单片燃料电池之间通常设有冷却板，需要采用大流量的空气或者冷却水来为燃料电池散热。而燃料电池工作时需要氢气作为燃料，如果以储氢合金作为氢源，则储氢合金在释放氢气时会吸收热量。 本成果将燃料电池与储氢单元进行结构的耦合，可利用储氢合金来部分吸收燃料电池发电时产生的废热，既解决了燃料电池水管理和热管理的难题，又能解决储氢单元放氢稳定性的问题，还能降低燃料电池系统寄生功率，提高系统的功率密度和能量密度。表 1 中列出了耦合型燃料电池的性能参数。本成果耦合型质子交换膜燃料电池解决了质子交换膜燃料电池的水热管理问题，能够使燃料电池系统结构更加紧凑，能量密度和功率密度更高。 上图 耦合燃料电池的内部结构及外部结构图2 应用说明经过近十年来的电动汽车、分布式电站、电源等领域的广泛示范应用（燃料电池已经在航天、军事上得到应用，燃料电池家用电源已经在日本产业化），质子交换膜燃料电池技术的成熟度已经逐渐被用户所接受。目前，其商业化主要问题是价格较高（采用进口材料成本昂贵），而本项目利用国产原材料制备燃料电池电源，燃料电池材料供应不仅有安全保障，而且还有低成本优势，可望克服燃料电池高成本的商业化障碍。3 效益分析由于目前国内外尚无同类产品，而且各行各业对新型电源的需求比较迫切，因此本成果具有较大的推广空间。 如批量生产， 本电源价格每台约 1500 元/千瓦。 来自政府的资金补助以及军事、工业、新能源等应用领域的直接采购是使燃料电池电源商业化逐渐兴盛的主因。据美国市场研究机构 Pike Research 估计， 2016 年市场上的主力燃料电池产品功率将在 100W~2kW 之间，用于替代部分铅酸电池和柴汽油发电机，主要应用于船舶、 专用车、无人载具、 战场支持系统、 备用电源、 应急电源等。
清华大学
2021-04-13
湖南隆深氢能科技有限公司
湖南隆深氢能科技有限公司
2022-11-01
稀土贮氢合金铸片产业化技术
中国生产的镍氢电池性能与国外相比差距还很大，这是由于工艺设备落后、材料性能较差等原因造成的，电池的一致性、稳定性均有待提高。日本稀土贮氢合金全部采用片铸(Strip Casting)工艺生产，我国则全部采用模铸(Mold Casting)工艺生产。在国家“八六三”计划支持下，开发具有自主知识产权的稀土贮氢合金的铸片产业化技术，达到日本同期水平。该技术优点有：（1）可以提高稀土贮氢合金的比容量。相同成分的稀土贮氢合金采用模铸工艺生产比容量为320mAh/g，如果采用片铸工艺生产则比容量提高到340mAh/g；（2）活化速度快。模铸工艺生产的稀土贮氢合金需要10-15个完全冲放周期才能达到最大吸氢量，片贮工艺则只需要2-3个完全冲放周期。（3）抗氧化、耐腐蚀、寿命长。片铸工艺生产的相同成分稀土贮氢合金比模铸工艺生产的抗氧化和耐腐蚀性能好，使用寿命长200个循环周期；（4）可以降低原材料成本。例如生产比容量为320mAh/g的稀土贮氢合金，采用片铸工艺可以大幅度降低金属钴，降幅达到30%-50%；（5)能耗降低。片铸工艺生产的稀土贮氢合金全部有均匀细小的柱状晶组成、相分布均匀、偏析降低到最低限度、没有富锰析出，不需要热处理。模铸工艺生产的稀土贮氢合金偏析严重、富锰相析出，因此需要热处理来消除或减弱。 LaNi5型稀土贮氢合金是1969年荷兰菲利浦公司发现的，它具有电化学容量高、循环工作寿命长、对电解液有良好的耐蚀性、对过充电时正极产生的氧要有良好的耐氧化性、电催化活性高、反应阻力（氢过电压）小、氢扩散速率大、电极反应可逆性好、在电池工作温度范围（-20～+60）内有合适的氢平衡分解压、无污染。稀土贮氢合金的重要应用是它可以被用作镍氢电池的阴极材料。镍氢电池与传统的镍镉电池相比，其能量密度提高两倍，广泛应用于能源、化工、电子、宇航、军事及民用各个方面，如笔记本电脑、计算机、摄像机、收录机、数码相机、通讯器材、电动工具、混合动力汽车等。
北京科技大学
2021-04-11
无膜分步法电解水制氢
传统的电解工业（电解水、氯碱工业）阴、阳极会同时产生两种气体，一般采用离子交换膜防止两种气体的混合，避免爆炸性混合气体的产生。离子交换膜的使用增加了电解的成本，此外膜内阻也增加了电解的能耗。且由于阳极和阴极室的气体压力必须通过稳定的电源输入保持平衡，很难利用风能和太阳能等不稳定的可持续能源来直接为离子膜电解池供电。另一方面，电解池中的高压气体和阳极氧化过程的中间产物也会加剧膜的老化降解，近一步增加电解成本。基于电池电极的分步法无膜电解技术有望为电池电极反应推出一个新的研究方向，随着电池工业迅速发展，电池电极的制备已经非常成熟，分步法电解技术很容易利用现有的商业化电极实现产业化。
复旦大学
2021-04-10
两相厌氧发酵产氢产甲烷技术
项目背景及主要用途： 氢气是一种清洁的可再生能源，其热值是甲烷的 2.5 倍。目前，氢气的工业 化生产主要有烃类的高温催化裂解和水的电解两种方法，这两种方法的缺点是能 耗较高。而厌氧发酵制氢可以在降解有机物的同时获得氢气能源，是一种经济环 保的方法。 技术原理与工艺流程简介： 两相厌氧发酵产氢产甲烷技术先利用产氢产酸菌，在酸性厌氧条件下将有机 污染物转化为氢气和有机酸，再利用产甲烷菌将有机酸转化为甲烷和二氧化碳。 分别从两相反应器中回收氢气和甲烷，氢气和甲烷可进一步提纯作为替代燃料。 技术特点：生物质能产率比单相工艺提高 30%以上，运行费用较低。该技术 目前已完成实验室小试。 应用领域： 该技术适用于高浓度有机废水、污水处理厂剩余污泥、有机固体废弃物、农 业废弃物的处理。 17 有机固废高效厌氧发酵与安全运行技术 18 两相厌氧发酵产氢产甲烷技术 19 土壤及地下水污染修复技术
天津大学
2021-04-11