新型反应堆系统将二氧化碳转化为可用燃料

新型反应堆系统将二氧化碳转化为可用燃料 锅炉的效率通常很高。因此，仅靠提高燃烧效率很难减少二氧化碳排放。因此，研究人员正在探索其他方法，以减轻锅炉排放的二氧化碳对环境的影响。为此，一个很有前景的策略是捕获这些系统排放的二氧化碳，并将其转化为有用的产品，如甲烷。要实施这一战略，需要一种特殊类型的膜反应器，即分配器型膜反应器（DMR），它既能促进化学反应，又能分离气体。虽然 DMR 已在某些行业中使用，但其在将二氧化碳转化为甲烷方面的应用，尤其是在锅炉等小型系统中的应用，仍相对较少。由日本芝浦工业大学的野村干弘教授和波兰 AGH 科技大学的 Grzegorz Brus 教授领导的一组日本和波兰研究人员填补了这一研究空白。他们的研究成果最近发表在《二氧化碳利用期刊》上。来自日本和波兰的研究人员开发出一种反应堆设计，可有效捕捉二氧化碳排放并将其转化为可用的甲烷燃料。这一突破可大幅减少温室气体排放，为实现碳中和的未来铺平道路。资料来源：日本 SIT 的野村干弘教授研究小组双管齐下，通过数值模拟和实验研究来优化反应器设计，以便将小型锅炉中的二氧化碳高效转化为甲烷。在模拟过程中，研究小组模拟了气体在不同条件下的流动和反应。这反过来又使他们能够最大限度地减少温度变化，确保在甲烷生产保持可靠的同时优化能源消耗。研究小组还发现，与将气体导入单一位置的传统方法不同，分布式进料设计可以将气体分散到反应器中，而不是从一个地方送入。这反过来又能使二氧化碳更好地分布在整个膜中，防止任何位置过热。野村教授解释说："与传统的填料床反应器相比，这种 DMR 设计帮助我们将温度增量降低了约 300 度。"除了分布式进料设计，研究人员还探索了影响反应器效率的其他因素，并发现一个关键变量是混合物中的二氧化碳浓度。改变混合物中的二氧化碳含量会影响反应的效果。"当二氧化碳浓度为 15%左右（与锅炉中的二氧化碳浓度相似）时，反应器生产甲烷的效果要好得多。事实上，与只有纯二氧化碳的普通反应器相比，它能多产生约 1.5 倍的甲烷，"野村教授强调说。此外，研究小组还研究了反应器尺寸的影响，发现增大反应器尺寸有助于为反应提供氢气。不过，需要考虑一个折衷的问题，因为提高氢气可用性的好处需要谨慎的温度管理，以避免过热。因此，这项研究为解决温室气体排放的主要来源问题提供了一个前景广阔的解决方案。通过利用 DMR，可以成功地将低浓度二氧化碳排放转化为可用的甲烷燃料。由此获得的益处不仅限于甲烷化，还可应用于其他反应，从而使这种方法成为高效利用二氧化碳的多功能工具，甚至适用于家庭和小型工厂。这项研究得到了波兰国家机构、克拉科夫 AGH 大学和日本科学促进会的资助。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

革命性反应器利用粉煤灰将二氧化碳转化为有价值的矿物质

革命性反应器利用粉煤灰将二氧化碳转化为有价值的矿物质 可持续废物管理和二氧化碳封存方面取得了重大进展，研究人员开发出了利用粉煤灰颗粒使二氧化碳矿化的反应器。这种创新方法有望在重新利用工业副产品的同时，为温室气体排放这一关键问题提供可持续的持久解决方案。随着工业化进程的不断推进，二氧化碳排放量也随之激增，而二氧化碳是全球变暖的主要驱动因素。现有的碳捕集、利用和封存（CCUS）技术正努力解决效率和成本问题。粉煤灰作为煤炭燃烧的副产品，为二氧化碳矿化提供了一条前景广阔的途径，既能变废为宝，又能减少排放。然而，现有的反应器设计很难在气体-颗粒相互作用和运行效率之间实现理想的协同效应。这些障碍凸显了对创新反应器配置和运行微调进行深入研究的必要性。反应堆创新研究上海交通大学关于粉煤灰矿化反应器的前沿研究成果于 2024 年 5 月 7 日发表在《储能与节能》杂志上。该研究经过缜密的计算优化，揭示了一种开创性的反应器设计，有望提高二氧化碳捕集和矿化的效率。该研究引入了两种反应器设计，每种设计都经过精心设计，通过粉煤灰实现二氧化碳矿化，并利用计算流体动力学进行优化。撞击式入口设计因其能够放大界面相互作用、延长颗粒停留时间并显著提高矿化率而脱颖而出。图表摘要。图片来源：Duoyong Zhang 等人反之，四边形旋转式进气口可提供流线型气流，实现全面混合并提高反应效率。对操作参数烟气速度、载气速度和颗粒速度的严格研究得出了最佳范围，有望将反应器的性能推向新的高度，确保高效的二氧化碳矿化和反应后的相分离。该研究的首席研究员王立伟博士说："我们的发现标志着碳捕集与利用技术的重大飞跃。通过改进反应器设计和运行参数，我们实现了二氧化碳矿化效率的大幅飞跃。这项工作不仅对可持续废物管理大有裨益，而且还提出了一项减少工业碳排放的务实战略，与全球气候行动倡议相一致。这项研究对燃煤发电厂有着深远的影响，它为发电厂产生的粉煤灰提供了一种变革性的用途。通过将这种副产品转化为二氧化碳矿化物，这项研究为减少碳排放和减轻粉煤灰处理对环境造成的负担铺平了道路。这项研究的应用范围非常广泛，为废物管理和二氧化碳封存提供了一个和谐的解决方案，很有可能重新定义 CCUS 技术方法。编译自/scitechdaily ... PC版： 手机版：

Terraform Industries首次实现将电力和空气转化为合成天然气

Terraform Industries首次实现将电力和空气转化为合成天然气 Terraform工业公司的解决方案不是减少人类对碳氢化合物的依赖这是不可能的，也是不可取的，或者两者兼而有之而是通过一个名为Terraformer的系统，利用电力和空气来生产这种资源。今天，这家初创公司宣布，它已投入使用一台 Terraformer 演示器，并首次生产出合成天然气。Terraformer 大约有两个集装箱大小，由三个子系统组成：一个电解器，用于将太阳能转化为氢气；一个直接空气捕获系统，用于捕获二氧化碳；以及一个化学反应器，用于吸收这两种输入，生产管道级合成天然气。整个设备针对一兆瓦太阳能电池阵列进行了优化。公司首席执行官凯西-汉德默承认，公司的技术并非"彻底原创"。例如，电解和萨巴蒂尔化学反应器都是广为人知的工艺。但该公司能够对工艺进行创新，包括建立其专有的直接空气捕集系统，并使所有这些系统都能与可变能源太阳能协同工作。因此，尽管任何特定的子系统都可以追溯到十九世纪或二十世纪，但整个工艺却是全新的。图片来源：Terraform IndustriesTerraform Industries其结果是相当程度上降低了成本：Terraform 称，其系统将清洁电力转化为氢气的成本低于每公斤氢气 2.50 美元（目前，绿色氢气的价格为每公斤 5-11 美元）。直接空气捕集系统过滤二氧化碳的成本也低于每吨 250 美元，该公司在一份声明中表示，这是一项世界纪录。这家初创公司表示，已经在进行改进，以进一步降低价格，确保其合成天然气的成本与传统来源的液化天然气持平。这在很大程度上取决于大量（很多很多）廉价太阳能的建设，以及每年数千台 Terraformer 的必要生产。事实上，虽然汉德默尔是一位雄心勃勃的思想家，但如果认为他的头脑还停留在云端，那就大错特错了。他清楚地意识到，如果没有强有力的商业案例作为支撑，Terraform 的计划将无疾而终。他说："我们一直在推动这样一个想法，那就是，解决气候问题的许多很酷的技术从根本上说不属于资本主义的范畴，因为它们不赚钱。实际上，这些技术消耗的资金比赚到的钱还要多。这使得它们很难推广。但是，如果你能想出一些办法，使赚的钱比用的钱多，那么你就进入了资本主义的范畴。这只是一个资金自然流向的系统。这才是关键所在。"总部位于加利福尼亚州伯班克的 Terraform 公司已与两家未具名的公用事业公司达成协议，向其出售所生产的少量天然气，尽管最初的产量很低，但"这是非常关键的一步"，汉德默尔说。"这表明我们生产的天然气符合他们的标准。"该公司正在就独立电解器的原型设计或作为独立产品销售，以及制造甲烷以外的液体燃料进行讨论。Terraform 还在接受首批生产型 Terraformer 的预订最终目标是扩大工厂规模，为改造世界能源系统提供支持。 ... PC版： 手机版：

韩国能源研究所发现新方法 可生产基于氨的清洁氢气

韩国能源研究所发现新方法 可生产基于氨的清洁氢气 科学家们推出了一种不使用化石燃料、利用氨生产清洁氢气的新技术，为氢动力汽车提供了一种生态友好型替代品，并有望应用于可持续能源和运输领域。图为第一个无碳氨分解反应器。图片来源：韩国能源研究院氨是氢和氮的化合物，其储氢密度是液化氢的 1.7 倍，作为最具成本效益的氢气运输方法，它正受到越来越多的关注。特别是，由于它在化肥等各个领域的应用已有 100 多年的历史，因此具备基础设施、处理和安全标准。它被认为是解决氢气储存和运输难题的最实用的解决方案。氨基无碳制氢技术的基本原理（上）。现有技术与 KIER 技术的比较（下图）。资料来源：韩国能源研究院清洁制氢工艺氨气仅由氢和氮组成，因此在分离氢气时不会排放碳。分解过程需要 600℃以上的热能，而目前使用的是化石燃料，因此会排放二氧化碳。因此，要生产清洁的氢气，即使在分解氨的过程中也必须使用无碳能源。通过利用分解反应中残留的少量氢气和氨气，研究人员能够在不使用化石燃料的情况下生产氢气。右起：研究人员 Jung Unho、Koo Kee Young、Park Youngha。资料来源：韩国能源研究院要从氨气中生成纯氢，需要使用钌（Ru）催化剂在 600℃以上的温度下分解氨气，然后通过变压吸附（PSA）技术提纯氢气。在采用这种方法时，会形成氮气和氢气的残余混合气体，并被重新用作氨分解反应器的加热元件。尽管如此，残余气体本身并不能提供足够的反应热，因此必须添加额外的热量。用创新解决方案克服挑战在现有技术中，由于使用天然气（LNG）或液化石油气（LPG）等化石燃料补充反应热不足，因此在燃烧过程中会排放二氧化碳。但是，利用这次开发的系统，通过提供氨而不是化石燃料，可以提供反应热，从源头上阻止二氧化碳的排放。利用所开发的系统，每小时可生产 5Nm3 （约 0.45 千克）纯度超过 99.97% 的高纯度氢气，这种氢气可提供给氢能电动汽车的燃料电池。此外，所生产的氢气的氮杂质浓度小于 300ppm，氨杂质浓度小于 0.1ppm。它符合氢燃料电动汽车的国际标准 ISO 14687。采用1000瓦级 PEMFC 的氨基制氢系统。资料来源：韩国能源研究院研究团队利用从氨中提取的氢气，展示了用于建筑物的 1 千瓦燃料电池系统，该系统在发电的同时不会排放二氧化碳，这是一个重要的里程碑。这项与斗山燃料电池动力事业部（Doosan Fuel Cell Power BU）合作进行的示范具有重要意义，因为它克服了二氧化碳排放问题，而这一直被认为是基于天然气（LNG）的燃料电池系统的缺点。它显示了使用清洁氢燃料电池发电的潜力。据首席研究员 Jung Unho 博士介绍，新开发的技术能够利用氨进行无碳制氢，填补了这一领域的空白，因此意义重大。该技术有望在使用清洁氢气的各个领域得到应用。他接着说："氨和燃料电池的结合为生态船提供了一种可行的动力选择。随着我们规模的扩大，我们还能在清洁氢动力领域产生重大影响"。同时，本研究得到了韩国南方电力有限公司（KOSPO）的支持。(KOSPO) 的支持下进行的。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

太阳能新技术利用粪便制造氢燃料 转化率高达35%

太阳能新技术利用粪便制造氢燃料 转化率高达35% 氢基燃料是最有前途的清洁能源之一。但生产纯氢气是一个能源密集型过程，通常需要煤或天然气以及大量电力。在《细胞报告物理科学》（Cell ReportsPhysical Science）杂志的一篇论文中，由 UIC 工程师 Meenesh Singh 领导的一个多机构团队揭示了绿色制氢的新工艺。这种方法利用一种名为生物炭的富碳物质来减少将水转化为氢气所需的电量。通过使用太阳能或风能等可再生能源，并将副产品用于其他用途，该工艺可将温室气体排放量降至净零。化学工程系副教授辛格说："我们是第一个证明可以利用生物物质在几分之一伏特的条件下生产氢气的小组。这是一项变革性技术。"用于制造清洁氢气的生物炭。资料来源：enny Fontaine/ UIC电解是将水分离成氢和氧的过程，需要电流。在工业规模上，通常需要化石燃料来产生这种电力。最近，科学家们通过在反应中引入碳源，降低了水分裂所需的电压。但这一过程也要使用煤或昂贵的化学品，并释放出二氧化碳作为副产品。辛格及其同事对这一工艺进行了改进，改用普通废品中的生物质。通过将硫酸与农业废弃物、动物粪便或污水混合，他们制造出一种名为生物炭的泥浆状物质，这种物质富含碳。研究小组试验了由甘蔗皮、大麻废料、废纸和牛粪制成的不同种类的生物炭。加入电解室后，所有五种生物炭都降低了将水转化为氢气所需的功率。其中表现最好的是牛粪，可将所需电力降低六倍，约为五分之一伏特。伊利诺伊大学芝加哥分校副教授 Meenesh Singh（右）和博士后研究员 Rohit Chauhan 在 Singh 的实验室工作。图片来源：Jenny Fontaine/ UIC由于对能量的要求很低，研究人员可以用一个标准硅太阳能电池在 0.5 伏电压下产生大约 15 毫安的电流为反应提供能量。这还不及一节 AA 电池产生的电量。辛格实验室的合著者和博士后学者罗希特-乔汉（Rohit Chauhan）说："它的效率非常高，生物炭和太阳能几乎有 35% 转化为氢气。这些数字创下了世界纪录；这是任何人展示过的最高数字。"要使这一过程实现净零排放，就必须捕获反应产生的二氧化碳。但辛格说，这也会带来环境和经济效益，比如生产纯二氧化碳来碳酸饮料，或将其转化为乙烯和塑料制造中使用的其他化学品。"它不仅实现了生物废料利用的多样化，还能清洁生产氢气以外的不同化学物质，"论文共同第一作者、美国加州大学伯克利分校（UIC）毕业生尼希坦-卡尼（Nishithan Kani）说。"这种廉价的制氢方式可以让农民自给自足地满足他们的能源需求，或者创造新的收入来源"。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

燕郊爆炸已致2死26伤 如何安全用“气"？

燕郊爆炸已致2死26伤 如何安全用“气"？ 燃气为我们的日常生活带来了极大的便利，但是一旦使用不当或疏忽大意，极易引发燃气安全事故。燃气燃爆事故频发，造成巨大的人身伤害和经济损失，痛心的同时也为我们敲响警钟燃气安全问题不可轻视。安全用“气”，我们首先需要了解燃气。天然气、人工燃气、液化石油气有何不同燃气是气体燃料的总称，它能通过燃烧放出热量，供居民日常生活和工业企业使用。燃气的种类有很多，日常生活中我们常见的主要有天然气、人工燃气、液化石油气。那么，它们都有哪些不同呢？1、成分不同天然气是从自然界的油气田、煤层气、泥火山气中抽取出来的可燃性气体，是古生物残骸在高温高压下经过数亿年演化而来。主要成分为甲烷，占 80%以上，其余还有少量乙烷、丙烷、丁烷、氮气、硫化氢、水蒸气等气体成分。如今我们家中使用的管道气源大多是天然气，它经过预设管道被输送到各家各户。天然气是一种洁净环保的优质能源，几乎不含硫、粉尘和其他有害物质，燃烧时产生的二氧化碳少于其他化石燃料，因此造成温室效应较低。人们赋予天然气“蓝金”称号，与石油“黑金”对应，并驾齐驱，足以见得天然气地位的重要性。煤气，并不是天然形成的，它是用煤炭作原料制成的可燃气体。根据加工方法可以分为水煤气、半水煤气或发生炉煤气，其主要成分是一氧化碳，也含有少量的甲烷和氢气。煤气很难被压缩，所以也是通过固定管道输送到各家各户。煤气比天然气、液化石油气的使用历史都要早，早在1949年前，哈尔滨、沈阳等城市就开始使用煤气了。随着天然气工程的发展，现如今，煤气逐渐被天然气取代。液化石油气是烷烃类及烯烃类混合物气体，成分比较复杂，主要成分是丙烷和丁烷，通常含有少量的丙烯和丁烯。它是对天然气或者石油进行加压降温液化后，得到的一种无色挥发性液体。日常生活中，液化石油气在适当的压力下以液态储存在罐容器中，常被用作炊事燃料。比如我们吃火锅时用的瓶装气体，一般就是液化石油气。2、热值有差异燃气的热值是一定体积或质量的燃气所能放出的热量，故而热值越高，同体积燃气的放热量越大。天然气每立方燃烧热值约为 8000 大卡至 8500 大卡；城市煤气每立方热值在 3500 大卡左右；液化气每立方燃烧热值约为 25200 大卡。液化石油气的热量值是三者最高的，这也是饭店后厨常选择液化气罐作为热源炒菜的原因之一。3、安全性有差异煤气的主要成分是一氧化碳，一旦发生煤气泄漏，很容易造成一氧化碳中毒现象；天然气的主要成分甲烷无色无味无毒，为了在泄漏时能尽早发现，管道天然气中常添加臭味剂；液化石油气主要成分烷烃、烯烃气体无色无味无毒，但其中含有的少量硫化氢等组成的混合气体会刺激呼吸道，浓度过高时甚至会导致窒息、神经麻痹。燃气是一种易燃物质，燃气与空气在一定的浓度范围内混合,遇火源会发生爆炸,这个浓度范围称为爆炸极限。天然气的爆炸极限在 5%~15%；煤气的爆炸极限随混合气组成成分含量的差异而不同，一般在 4.5%~35.8%；液化石油气爆炸极限在 1.5%~9.5%，1 千克液化石油气全部气化后的爆炸威力相当于 4～10 千克 TNT 炸药的当量。需要注意的是，燃气不完全燃烧时产生的碳氧化物也会引发中毒，因此使用燃气必须注意安全。如何安全用“气”？以下内容请牢记使用燃气设备，要做到“按时更换、常检查”：经常检查燃气管线上的各个连接点是否漏气；胶管每 18 个月更换一次，期间多观察是否老化、开裂；此外，胶管应远离热源，两端要用管箍卡紧。使用燃气灶期间，要注意人不能远离；打不着火时应停顿一会儿，确定燃气消散后再重新打火；养成用气后及时关闭燃气阀门的习惯；根据气源类型选用并正确安装燃气报警器，报警器宜选择靠近燃气表或燃气管道接点的位置安放。长时间使用燃气，一定要通风换气。如果厨房通风不好，使用煤气灶的过程中可能会使厨房内氧气不足，从而造成一氧化碳中毒。另外，不同气源的炉灶千万不能混用。如果更换气源类型，要更换相应的灶具来匹配。这是因为，不同燃气空气混合比例不同，相同体积下的燃气完全燃烧所需空气量不同，进气压力也有差异：液化石油气压力大，气喷嘴孔径小；天然气气压小，喷嘴孔径大。混合比例不适配，会出现非正常燃烧情况，形成安全隐患。正规厂家生产的天然气炉具标牌上会用“T”标注，液化气炉具上用“Y”标注，人工煤气炉具用“R”标注。一旦发现燃气泄漏，应立即关闭管道燃气阀门。把家里门窗打开通风，稀释空气中的燃气，使之不能达到爆炸极限。切记此时不要在室内开启任何电器设备，包括电灯、排气扇等，避免金属摩擦，以防电火花引发爆炸。如果发现燃气泄漏或着火情况严重，应马上离开现场，并通知邻里撤离，到室外拨打 119 求助。燃气安全无小事。杜绝事故的发生，一定要提高防范意识，防患于未然，多一份小心，增一份平安。参考文献[1] Enav P . China' s oil and gas import strategy to 2020. London: SMi Publishing Ltd. , 2001.[2] Lei Zhao. The Adaptability of Gas Range in Natural Gas Conversion. Journal of Jilin Institute of Architecture and Civil Engineering.2019.[3] 同济大学，重庆大学，哈尔滨工业大学，北京建筑工程学院. 燃气燃烧与应用(第四版) ．北京:中国建筑工业出版社. 2011.[4] 中国消防. 预防燃气爆炸，这些要牢记. 2021. ... PC版： 手机版：