氮化硅薄膜被广泛应用于硅太阳电池的减反射膜.本文对比了等离子体增强化学气相沉积(PECVD)系统中有无氢气参与情况下氮化硅薄膜的钝化效果.实验样品的傅立叶红外吸收光谱(FTIR)表明氢气参与氮化硅薄膜的沉积对薄膜的成分和结构影响不大,各特征峰位无明显变化,不同之处在于薄膜中氢的含量有所提高.微波光电导衰减仪(MWPCD)测试结果表明,在没有氢气参与沉积的情况下,直拉单晶硅的少子寿命从31μs提高到99μs.然而在有氢气参与沉积的情况下,少子寿命从31μs提高到145μs.这说明在薄膜沉积过程中适量的氢气能够明显的提高氮化硅薄膜的钝化效果.

利用特殊来源的沟底污泥为天然厌氧菌来源,对玉米秆、麦秆和苹果渣经厌氧发酵产生氢气的纯度、产氢能力及影响因素进行了研究.结果发现,玉米秆、麦秆和苹果渣生成氢的纯度可分别高达88﹪、93﹪和96﹪,苹果渣生成氢的纯度最高;而在产氢能力上,麦秆最强,5 g麦秆最高氢气产量490.3mL(纯),果渣次之,5 g果渣最高产氢量424 mL,玉米秆产氢量相对较少.

通过连续流搅拌槽式反应器的运行,比较了丙酸型发酵、丁酸型发酵和乙醇型发酵等3种不同有机废水产酸发酵类型的产氢能力.在进水COD浓度为5 000 mg/L、HRT 8 h、(35±1)℃等条件下,丙酸型发酵厌氧活性污泥的比产氢速率平均仅为0.022 mol/(kgMLVSS·d);丁酸型发酵的产氢能力平均为0.57 mol/(kgMLVSS·d),是丙酸型发酵的25.79倍;乙醇型发酵厌氧活性污泥的平均比产氢速率为2.89 mol/(kgVSS·d),是丁酸型发酵的5.1倍,是丙酸型发酵的131.65倍.乙醇型发酵是有机废水发酵法生物制氢的最佳产氢发酵类型.

利用固定床热解反应装置,对城市污水处理厂的污泥进行了热解制氢试验.结果表明,随着温度升高,产气量增大、H2产量随之增加.当温度处于700～950℃时,H2大量产出,阶段最高产率达51.61﹪.污泥热解技术兼具能源回收和环保功能,是一项具有发展潜力的制氢技术.

培养阶段的藻不经浓缩直接用于产氢可显著降低先生物制氢的成本,考察了亚心形扁藻在4种培养基(康维方培养基、海洋三号培养基、TAP培养基和本实验室的优化培养基)中生长动力学反暗诱导24 h后,在15μmol/L解偶联剂CCCP(羰基氰化物间氯苯腙)作用下直接光照产氢过程.结果表明:优化培养基培养效果最好,12 d细胞密度倍增10倍,比生长速率为0.192 d-1.康维方培养基培养的藻细胞直接产氢效果最好,细胞密度为3×106 cells/mL的500 mL藻液,连续光照24 h产氢量达4.2 mL.营养盐及产氢工艺条件的优化对实现亚心形扁藻高密度培养直接光照产氢有重要影响.

分别采用培养基中无硫连续光照和厌氧暗诱导后添加解偶联剂光照的方法,研究几株海水绿藻的光照产氢特征.扁藻、塔胞藻、盐藻、海水衣藻无硫连续光照期间均没有氢气产生;厌氧暗诱导32 h后,加入5 μmol/L的解偶联剂CCCP后光照,扁藻能够持续光照产氢12 h左右,海水衣藻和盐藻只能产生极其微量的氢气,塔胞藻几乎不能产生氢气.扁藻光照产氢速率与PSⅡ光化学活性变化关系表明:既要部分抑制PSⅡ的光化学活性,使光合放氧低于呼吸耗氧,维持体系为厌氧环境;同时又要PSⅡ保持一定的光化学活性,为先合产氢提供足够的电子.

随着氢燃料电池汽车的发展,国际上正在兴起加氢站建设的高潮.我国也将在上海、北京等地建设数座采用高压储氢的加氢站.高压储氢容器是加氢站的关键设备.从多功能全多层高压氢气储罐结构特点、失效形式和设计思想等方面出发,结合钢带错绕式压力容器的发展简史,通过与无缝高压氢气储罐的综合对比分析,阐述多功能全多层高压氢气储罐的安全性、经济性和可靠性.

生物质制氢与燃料电池的技术整合将提供一条完全清洁的后续能源路线,并能够为生物质能源的高效经济利用开辟具有竞争力的创新途径,为氢能技术的发展提供有利保障.在对生物质热化学制氢的工艺路线和过程经济性等进行对比分析的基础上,明确了制氢路线开发中的优化方向;对生物质燃气在高温燃料电池系统中应用的诸多影响因素进行了系统分析,并结合目前国内外生物质基燃料电池系统的研究进展,明确了适宜的生物质制氢与燃料电池系统的整合工艺开发中需要克服的障碍和路线的发展方向.

质子交换膜(PEM)燃料电池操作参数的优化是提高其性能和稳定性的重要手段.介绍了燃料电池测试系统的主要功能和使用方法,并运用此系统试对PEM燃料电池动态特性进行了测试.分析了操作参数对PEM燃料电池性能的影响.研究结果发现:仅加湿空气或氢气,电池电流密度低,为了获得良好的电池性能,空气和氢气必须同时加湿;电池的加热温度过高或过低,PEM燃料电池的电流密度都很低;加湿温度过低时的电池电流密度比加湿温度过高时的电池电流密度更低;电池温度343 K和加湿温度333 K时,燃料电池的电流密度最大;加大反应气体空气的流量,燃料电池的电流密度一直增大;而增大氢气流量时,电池的电流密度先增大,而后趋于平稳.

太阳能制氢是把太阳能转化成可以储存和运输的氢能量的重要手段.本文对各种结构的光电化学制氢方法进行了系统的计较,确定了太阳电池制氢的优越性.

分子筛对水有极强的吸附能力,在十分宽广的操作范围和动力学条件下,它都具有吸附容量高、吸附速度快、热稳定性能好以及操作循环稳定等特点,因此分子筛对氢气进行干燥的净化效果最佳.分子筛的吸附过程与很多因素有关,就分子筛吸附干燥氢气过程进行数值模拟,研究空塔气速对分子筛吸附速率和吸附床层温度的影响,从理论上给出分子筛吸附干燥氢气过程的工艺条件优化值.

近期和未来一个时期内制氢将主要依靠化石燃料,因此也就存在一个潜在的CO2排放问题.常规的CO2收集和储存方法不仅成本高,而且从生态方面来讲也不是一个可靠的解决方法.旨在探索化石燃料制氢所涉及的能源和环境问题的解决方法,探讨了大规模催化分解天然气制氢和碳的技术性、环保性和经济性等方面的问题.碳产品主要被用于建筑材料、直接碳燃料电池发电、土壤改良和环境治理等方面.以化石燃料为基础的"氢-碳"经济格局为目前的碳氢化合物经济到未来最终的可再生氢能经济提供了一个平稳的过渡.

重点阐述氢气作为汽车替代能源方面的应用特点和应用方式.总结了氢气的制备和车载储存的方法及其技术难点.对燃料电池发动机、氢发动机和掺氢燃料发动机的最新技术进展以及面临的问题进行了分析研究和总结,并概括和预测了未来的发展方向.

生物质资源丰富,对环境的友好性以及可再生性受到了越来越广泛的重视.氢,清洁无污染,高效,可存储和运输,被视为最理想的能源载体和将来矿物燃料的可替代能源.生物质热化学转化制取富氢气体的技术路线也为氢能源系统的发展提供了广阔的前景.论述了生物质热化学转换制氢中热解制氢和气化催化制氢2种技术路线,当前存在的问题,研究进展以及解决的方法,并对未来的发展和应用前景做出了一定的预测.

生物质热化学转化制氢在技术经济性上有优势,但产品气焦油含量高、氢浓度低且产率有待提高.在先前的制氢研究基础上,进行了理论分析和试验系统设计优化,提出了生物质流化床-固定床二级催化制氢技术方案,着重介绍了自动数据采集系统、送料系统、气化介质送入方式以及催化剂的添加方式,给出了循环流化床气化炉的流体特性试验数据并分析了制氢过程的关键影响因素,为制氢热态试验的开展与生物质热化学制氢理论的建立提供指导.

用金属氢化物来提取超纯氢,经过多年来实践证明在技术经济上都是可行的.介绍了一套处理量达到400 nm3/h的金属氢化物氢气纯化装置.可能是目前国内同类型产品中处理量最大的.其原料氢气纯度99.9﹪,纯化后氢气纯度达到99.999﹪以上,能满足用户要求.在设计制造过程中解决了提高装置的处理能力,改善传热性能和长期连续工作,自动操作等关键技术.

为了充分发挥循环煤气化IGCC与固体氧化物燃料电池SOFC发电制氢联合工艺所具有高效、节能、经济的优点,将乙烯裂解炉核心工艺技术与IGCC-SOFC工艺技术进一步联合.以裂解炉生产乙烯1.0 Mt/a和热电联产发电量237 MW为基准,经过技术分析和经济比较发现,乙烯裂解工艺与IGCC-SOFC工艺联合不仅增产氢气131 kt/a,而且节约燃料总计20.80﹪以上并使建设投资开始盈余年份提前25.53﹪以上.因此,乙烯裂解与IGCC-SOFC发电制氢联合工艺是绿色化工理论和可持续发展战略的一个新突破,也是节能降耗的一个新思路.

以超临界水中褐煤制氢过程的能耗分析为目的,构建了3种超临界水与煤反应的系统方案,并分别对其进行了热量和质量衡算及能效分析.结果表明,CaO-换热方案的冷煤气效率为68.3﹪,与常规煤气化制氢工艺相比,工艺简单且热集成度高,达到了较高的冷煤气效率.CaO-发电方案为制氢和超超临界发电过程的耦合,冷煤气效率为17.0﹪,热效率达46.9﹪,实现了SCW中煤部分燃烧并将水直接加热,添加CaO可将煤气化和燃烧产生的CO2和污染物固定并提供体系需要的热量,与超临界锅炉发电相比,在吨蒸气煤耗相同的条件下还可产生H2和CH4.SCW制氢-联产活性炭方案冷煤气效率为54.1﹪,热效率达74.7﹪,实现了产品多

利用小型间歇超临界水反应器,在温度650℃、压力30 MPa和停留时间5 min的条件下,考察了Ca基吸收剂再生-吸附次数对小龙潭褐煤制氢过程的影响.结果表明,Ca/C摩尔比为0.42时,循环使用5次后气相中CO2含量由4.7﹪增至16.6﹪,H2产率由373.7 mL/g降至295.4 mL/g,CaO的利用率由76.4﹪降至55.8﹪.Ca/C摩尔比提高到0.7时,CO2趋于完全固定,随着循环次数的增加气相产物的组成和产率变化不大,循环使用7次后,H2含量维持在55﹪左右,CaO利用率保持在50﹪左右.在Ca/C摩尔比为0.42时,采用粒径小于75 μm的细粒径CaO,初次使用时CaO利用

应用自制的二甲醚部分氧化重整制氢的实验及测量系统研究了催化剂、温度、空醚比与流速对反应过程的影响.结果表明,以活性碳为载体的金属Fe催化剂能够提高二甲醚部分氧化反应的反应速率;在常压、温度550～650℃条件下,随温度的升高,二甲醚转化率及氢气产率、甲烷、一氧化碳含量都呈增加趋势;在空醚比0.6～2.5条件下,空醚比的增加能够提高二甲醚转化率,减少甲烷的体积百分含量;随流速的增加二甲醚的转化率和氢气产率同时降低.

等离子体制氢技术利用碳氢燃料和空气组成的浓混合气通过电弧放电区域时产生的等离子体中的活性自由基(如O、OH、O3等),引发部分氧化反应,生成富氢气体,它被认为是一种高效低成本的富氢气体或氢气的制造方法.综述了等离子体制氢技术在汽车应用中的发展现状,其中包括等离子体在燃料电池重整制氢装置、传统汽车发动机和车用发动机后处理装置中的应用.对等离子体制氢技术在汽车中的应用优势与不足进行了详尽剖析,提出了应用中需要解决的问题和对策.

采用20 L连续流搅拌罐式反应器(CSTR),通过设计正交试验对厌氧发酵制氢的温度(T)、水力停留时间(HRT)、pH、C/N比等操作参数进行优化.结果表明,适当条件下产氢速率、氢气含量、葡萄糖利用率、转化率最大分别达6.00 L/h、55.0﹪、99.0﹪、157.86 mL/g.最佳pH、T、HRT、C/N比分别是5.0、33.5～36.5℃、8.34 h、112/1.55.取最佳参数进行验证实验,进一步得出最佳温度为35.5℃,产氢速率、氢气含量、葡萄糖利用率、潜在最大葡萄糖转化率分别为5.66 L/h、54.0﹪、0.97、191.18 mL/g.验证实验所得结果优于正交试验中的任一单

通过用MELCOR程序对岭澳二期工程百万千瓦级核电站3&4号机组的小、中和大破口失水事故叠加全厂断电和汽动给水泵不能启动以及全厂断电叠加汽动给水泵不能启动的严重事故谱初步分析表明:全厂断电叠加汽动给水泵不能启动严重事故的氢气产生量比较大.每台机组在安全壳内安装35台氢气复合器,可使局部的最大氢气浓度≤10.0﹪,满足氢气浓度＜10﹪的相关验收准则要求.

严重事故下氢气在安全壳内的传输与混合过程非常复杂,包含了众多热工水力学现象.本文利用计算流体力学程序FLUENT和GASFLOW研究了不同湍流模型下,氢气在安全壳内的传输与混合的主要现象和过程.计算结果表明,RNGk-ε模型能够得到较合理的结果,它能够较好的模拟氢气的质量扩散,动量扩散和湍流特征;FLUENT标准k-ε模型,标准k-ω模型和GASFLOW中k-ε模型能够在氢气浓度场分布上得到与RNGk-ε模型基本一致的结果,但是由于湍流导致的各种参数的波动不能在前三个模型中得到较好的结果;GASFLOW中代数模型没能较好的模拟氢气的质量扩散和动量扩散,氢气的浓度场分布与其他模型的计算结果存在较

本文使用CONTAIN程序计算分析了百万千瓦级压水堆核电站严重事故下安全壳内的氢气分布.计算共选取两个严重事故序列,分别为一回路冷段大破口失水(LLOCA)叠加ECCS失效(不包括非能动的安注箱)事故和全厂断电(SBO)叠加汽轮机驱动的应急给水泵失效事故.计算结果表明,不同严重事故下,安全壳各隔间对氢气控制系统的设计提出了不同的要求,必须设计能够满足不同事故要求的氢控系统,以满足法规的要求并提高电站的安全性.

本文对高温堆甲烷蒸汽重整制氢的相关问题进行了探讨.内容包括目前研究状态,与常规工业制氢系统的比较分析,重整器的强化传热措施,以及系统安全问题.系统安全问题包括热力扰动,氢和氚的扩散,以及火灾和爆炸三个方面.

从工程实践的角度完成了燃料电池供氢系统的软、硬件,包括氢气供应装置和安全预警装置的设计与实现.在氢气供应流向控制部分,详细说明了氢气通道的设计及系统状态监测方案;在安全用气部分,详细阐述了整车氢气安全预警机制、系统各部件选型及安装分布.另外从硬件拓扑结构和软件协议规划的角度探讨了以CAN网络和光纤为媒质实现供氢系统控制的具体方法.

为了研究粉末冶金多孔结构的渗透性和流阻关系,设计实验装置进行了空气和氢气通过不锈钢烧结粉末的渗透率和流阻试验.实验表明多孔结构内流动雷诺数低于1时,多孔结构的空气流阻与流量基本呈线性关系.当流动雷诺数高于1时,其流阻与流量表现为非线性关系.经验关系式低估了氢气在烧结粉末中的流阻,并针对烧结粉末的氢气渗透数据拟合了多孔结构氢气渗透摩擦阻力关联式.分析表明用堆积床经验公式高估了烧结多孔结构的渗透性能。

本文对QCP型氢气控制装置在氢冷发电机的应用进行了探讨。文章围绕国内氢气控制装置概况、QCP型氢气控制装置的工作原理及特点、氢气控制装置性能试验和现场性能验证进行了论述。

一种基于选择性油气分离膜的燃料电池氢气传感器以及油中氢气在线监测系统,可用于高压电气设备如变压器、电抗器、互感器、套管和电缆的早期故障连续在线监测,解决了过去同类技术缺乏选择性及不耐负压的不足.该系统具有灵敏度高、可靠性好、寿命长、免维护的特点,能满足电力系统对在线监测系统的要求.