氢能专利库

本申请提供了一种氢能生产策略的预测方法、装置、设备及介质，所述方法包括：计算目标区域内各个子区域的氢气需求量以及可再生能源制氢成本；将每个子区域的氢气需求量以及可再生能源制氢成本输入到预先构建好的优化模型中，以制氢总成本最小化为目标，计算出所述目标区域对应的总制氢最小成本；基于数学优化求解器对所述优化模型进行模型求解，利用线性规划法确定出所述总制氢最小成本对应的氢能生产策略。通过所述方法及装置，动态模拟各区域氢能互联的运行路径，通过生成的氢能生成策略来实现目标区域的制氢成本最小化，提高了生成的氢能生成策略的准确性，使模拟过程和结果更加可信。

本发明涉及一种用于乙酸自热重整制氢的低温相Y2SiO5镍基催化剂。针对现有催化剂在乙酸自热重整过程中出现的失活问题，本发明采用溶胶凝胶法，以Ni为活性组分，引入Y和Si形成了低温相Y2SiO5负载镍基催化剂，提高了催化剂抗积炭能力、抗烧结能力和氢气产率。本发明催化剂的化学组成为：(NiO)a(YO1.5)b(SiO2)c，其中a为0.40‑0.48，b为1.86‑2.12，c为0.88‑1.14。

本发明涉及一种光辅助直接甲醇燃料电池催化剂、电池及其制备方法，属于光辅助直接甲醇燃料电池技术领域。所述方法包括：a.将Co2+、Ni2+与有机配体天冬氨酸混合均匀，再经过水热反应，得到CoNi‑Asp纳米棒；b.将a步骤得到的CoNi‑Asp纳米棒分别通过氧化反应、硫化反应、硒化反应或碲化反应制备得到NiCo2X4，所述X=O、S、Se或Te。本发明能将光催化和电催化相结合起来，可用于制备光辅助直接甲醇燃料电池。且本发明的光辅助直接甲醇燃料电池催化剂可以直接利用可见光区的光，光的利用率更高。本发明的方法具有原料来源广，资源丰富，过程简单、易于操作、对设备要求低、活性高等特点。

本发明涉及一种乙酸自热重整制氢的锆石型衍生物镍基催化剂。本发明针对现有催化剂在乙酸自热重整过程中的失活问题，提供了一种抗积炭、耐烧结、活性高的新型催化剂。本发明催化剂的化学成分是(NiO)a(PrO1.5)b(VO2.5)c，其中a为0.75‑0.86，b为1.19‑1.39，c为1.24‑1.57。本发明采用溶胶凝胶法，以Ni为活性组分，引入Pr和V元素，制备了Ni物种负载于锆石型PrVO4衍生物上且形成了Ni‑Pr‑V‑O活性中心的新型催化剂，有效提高了乙酸自热重整制氢反应活性。

本发明涉及一种乙酸自热重整制氢用的稀土钨酸盐型镍基催化剂。本发明针对现有催化剂在乙酸自热重整过程中出现的失活问题，提供一种结构稳定、活性高的新的催化剂。本发明催化剂的摩尔组成为(NiO)a(SmO1.5)b(WO3)c，其中a为0.75‑0.86，b为1.07‑1.24，c为0.55‑0.64。本发明采用共沉淀法制备催化剂前驱体，经过焙烧、还原处理得到含Ni和Sm2WO6的稀土钨酸盐型镍基催化剂。本发明催化剂有效提高了催化剂的稳定性和氢气的产率，并有效抑制了甲烷、丙酮等副产物的生成。

本发明公开了一种Pt‑Ni复合材料、其制备方法及其作为电解水制氢催化剂的应用，属于电解水制氢催化剂技术领域，本发明通过一步置换反应能实现高效、低成本地制备Pt‑Ni复合材料：以镍基材料为基底，在室温环境下通过自发的置换反应将Pt离子还原成金属单质并牢固地附着到基底材料上，形成具有自支撑结构的三维复合材料并能直接作为电极催化电解水制备氢气；本发明的Pt‑Ni复合材料合成方法简单、灵活、周期短，几乎对设备没有任何要求，不受合成场所/容器的限制，Pt用量非常低，大大节约了材料的制备成本，本发明的材料在碱性条件下的催化析氢活性远优于商业化的Pt/C材料，本发明为实现高效大规模工业化电解水制备氢气奠定了坚实的基础。

本发明涉及一种用于乙酸自热重整制氢的烧绿石型镍基催化剂。本发明的催化剂化学成分是(NiO)a(YO1.5)b(TiO2)c，其中a为0.75‑0.86，b为0.04‑3.04，c为0‑4.21且c不为0。本发明采用溶胶凝胶法，以Ni为活性组分，引入Y和Ti元素，制备了具有Y2Ti2O7烧绿石结构的以TiO2为载体的镍基催化剂，形成了Ni‑Y‑Ti‑O活性中心，有效抑制了活性组分镍在高温条件下的迁移、聚集和烧结，促进积炭前驱体的气化，从而提高了该催化剂在乙酸自热重整反应中的抗烧结能力、热稳定性和抗积炭能力。

本发明涉及一种用于乙酸自热重整制氢的含钛氧化物负载的镍基催化剂。针对现有催化剂在乙酸自热重整制氢过程中的失活问题，提供了一种性能稳定的新型催化剂。本发明采用溶胶‑凝胶一锅法，制备了由Pr2Ti2O7或Sm2Ti2O7含钛氧化物负载的镍基催化剂，焙烧后活性金属Ni高度分散在Pr2Ti2O7或Sm2Ti2O7骨架中，为活性金属Ni提供了稳定的反应界面，利于乙酸分子高效转化，并促进了积炭前驱体的气化。本发明催化剂的摩尔组成为：(NiO)a(AO1.5)b(TiO2)c，其中A为Pr或Sm，a为0.75‑0.86，b为1.33‑1.39，c为1.33‑1.39。

本发明涉及一种用于地下水循环井的光催化微生物燃料电池处理组件，处理组件包括光催化微生物燃料电池，光催化微生物燃料电池能够对循环井中抽出的地下水进行光催化处理以及电化学处理以降解有机污染物，负载光催化材料的光催化阳极配置为反应器外壳，环形光源按照能够形成环形光带的方式布置在反应器外壳周围，光催化阳极产生的光生空穴和电子，协同产电菌和降解菌，促进反应器内有机污染物的氧化降解和电能的产生。在光催化阳极作为反应器外壳且微生物经过预先驯化的条件下，处理组件通过耦合光催化、循环井和微生物燃料电池等技术可以解决地下水因低温、贫氧、无光照所导致的反应效率低的问题，能够针对地下水中的有机污染进行有效的修复。

本发明针对现有催化剂在乙酸自热重整制氢过程中存在的稳定性差、易失活的问题，利用溶胶凝胶制备了Ni/W‑ZrO2催化剂，获得了单斜相和四方相复合晶相t‑ZrO2/m‑ZrO2负载的、形成Ni‑W‑Zr‑O活性中心的Ni/W‑ZrO2复合氧化物催化剂，有效提高了乙酸自热重整制氢反应的活性和稳定性。本发明催化剂以氧化物计的摩尔组成为(NiO)a(WO3)b(ZrO2)c，其中a＝0.23～0.35，b＝0～0.65且不为0，c＝0～0.77且不为0；以氧化物重量百分比计的组成为：氧化镍15.0％，氧化钨0‑85.0％且不为0，氧化锆0％‑85％且不为0。

本发明涉及一种乙酸自热重整制取氢气的镨促进镍镧层状钙钛矿催化剂。针对现有催化剂在乙酸自热重整反应中存在的催化剂结构的变化、烧结、积炭等失活问题，本发明采用溶胶‑凝胶法，制备了Pr掺杂的La2NiO4层状钙钛矿的镍基催化剂，显著提高了催化剂的抗积炭、抗烧结能力和氢气产率。本发明的催化剂化学成分是(PrO1.5)a(LaO1.5)b(NiO)c，其中a为0.08‑0.34，b为0.38‑0.64，c为0.26‑0.28。

本发明涉及一种用于乙酸自热重整制氢的钐锰莫来石型镍基催化剂。本发明针对现有催化剂在乙酸自热重整过程中出现的失活问题，提供了一种活性高、抗积炭、耐氧化的新型催化剂。本发明的催化剂的化学成分是(NiO)a(SmMn2O5)b，其中a为0.107‑0.281，b为0.232‑0.270。本发明采用浸渍‑沉淀法将Ni物种负载到SmMn2O5载体上，经焙烧形成含有稳定NiMn2O4尖晶石结构且具有Ni‑Mn‑Sm‑O活性中心的新型催化剂。本发明催化剂有效促进了乙酸转化，抑制丙酮等副产物的产生，提高了氢气的产率和反应稳定性。

本发明涉及一种用于乙酸自热重整制氢的钨锰复合氧化物负载的钴锰混合尖晶石结构衍生钴基催化剂。本发明针对现有催化剂的失活问题，提供一种结构稳定、耐烧结、抗积炭、耐氧化、活性高的新型催化剂。本发明催化剂的摩尔组成为：(WO3)a(MnO2)b(CoO)c，其中a为0‑0.07且不为0，b为0.68‑0.75，c为0.24‑0.26。本发明采用共沉淀法制备催化剂前驱体，经过焙烧得到以MnWO4为载体，含(Co,Mn)(Co,Mn)2O4混合尖晶石的钴基催化剂，提高了氢气的产率和活性组分的稳定性，并有效抑制了甲烷、丙酮等副产物的生成。

本发明涉及一种乙酸自热重整制取氢气的镍镁钛类钙钛矿型催化剂。本发明的催化剂的化学成分是(NiO)a(MgO)b(TiO2)c，其中a为0.08，b为0.05‑0.85，c为0‑0.40且c不为0。本发明采用溶胶凝胶法，以Ni作为活性组分，引入Ti元素，通过Mg元素部分取代Ni，形成了介孔(Mg,Ni)TiO3类钙钛矿结构催化剂，提高了催化剂的活性、抑制乙酸自热重整过程中的丙酮等副产物的产生，促进了CHx*等含碳中间物种的气化，从而提高了该催化剂在乙酸自热重整反应中的热稳定性、抗烧结能力、抗积碳能力。

本发明涉及一种用于乙酸自热重整制氢的钙改性的钴镨钙钛矿型催化剂。本发明针对现有催化剂的积碳、烧结等问题，采用溶胶凝胶法制备CaxPr1‑xCoO3介孔钴镨钙钛矿型催化剂，摩尔组成是(CoO)a(PrO1.5)b(CaO)c，其中a为0.16‑0.17，b为0.10‑0.16，c为0‑0.17且不为0；催化剂形成钙改性的钴镨钙钛矿构型，有效降低了活性组分钴的还原温度，利用CaO/Pr2O3优异吸附活化小分子的能力，高效转化表面存在的碳物种，诱导乙酸吸附转化，强化了对乙酸和水的活化作用，在乙酸自热重整过程中具有抗积碳、抗烧结、结构稳定等特点。

本发明涉及一种用于乙酸自热重整制氢的负载型Ni‑Mn/TiO2催化剂。本发明针对现有催化剂在乙酸自热重整过程中出现的的氧化、烧结、积炭问题，提供一种结构稳定、耐烧结、抗积炭、耐氧化、活性高的新的催化剂。本发明催化剂的摩尔组成为：(NiO)a(MnO)b(TiO2)c，其中，a＝0.15‑0.16，b＝0‑0.19且不为0，c＝0.65‑0.84。本发明采用溶胶凝胶法制备催化剂前驱体，经过焙烧得到Mn元素高度分散在NiTiO3/TiO2骨架上的复合氧化物，经还原后形成了具有Ni‑Ti‑Mn‑O活性中心的介孔复合氧化物催化剂。本发明催化剂有效提高了氢气的产率和活性组分的稳定性，并有效抑制了甲烷、丙酮等副产物的生成。

本发明公开了一种可控旋转圆盘电极强化微生物制氢系统，旨在主要通过电刺激的方法，利用间歇性外加场强对制氢微生物的作用，增加其生长速度和代谢活性，强化其制氢能力，促进制氢产量。基于圆盘电极的旋转特性，可进一步促进制氢微生物的生长，减少氢气泡的附壁效应，降低产物抑制作用，形成一套厌氧的可控旋转圆盘电极强化微生物制氢系统。该系统主要包括：微生物制氢反应装置，旋转圆盘阳极碳布电极，旋转圆盘阴极碳毡电极，控温装置，进料口，出料口，实验电源，进出阀，夹套，采集器和橡胶圈等。

本发明涉及一种g‑C3N4/Ce‑BiVO4光阳极材料及其制备方法和应用，属于新型清洁能源生产利用研究领域。所述g‑C3N4/BiVO4‑Ce光阳极复合材料需附着于FTO导电玻璃上。Ce‑BiVO4是将Ce负载于BiVO4基体上，其中BiVO4‑Ce的化学式为Bi1‑xCexVO4,0.01≤x≤0.03；再将g‑C3N4与BiVO4‑Ce进行复合为g‑C3N4/BiVO4‑Ce光阳极复合材料。其中，g‑C3N4与BiVO4‑Ce的质量比为1:5~1:20。本发明制得的材料具有优良的光催化性能和光解水制氢的能力。

本发明涉及一种乙酸自热重整制氢的锶锆钙钛矿型钴基催化剂及制备方法。本发明针对现有催化剂在乙酸自热重整过程中的失活问题，采用水热法制备了锶锆钙钛矿担载的钴基催化剂，形成的活性中心Sr‑Zr‑Co‑O能有效地吸附和活化乙酸、水和氧气等反应物，抑制了活性组分钴在高温条件下可能发生的迁移、聚集和氧化，提高了乙酸自热重整过程中氢气产率。本发明催化剂以氧化物表示的摩尔组成为：(SrO)a(ZrO2)b(CoO1.5)c，其中a为0.7‑1.2，b为0.95‑1.3，c为0.54‑0.56。

本发明涉及一种乙酸自热重整制取氢气的镨锆复合氧化物钴基催化剂。针对现有催化剂在乙酸自热重整反应中存在的催化剂结构的变化、烧结、积炭等失活问题，本发明采用溶胶‑凝胶法，制备了含有尖晶石相的Co3O4和Pr掺杂t‑ZrO2的Zr‑Pr‑O复合氧化物钴基催化剂，限制了活性组分的聚集与晶粒的长大，显著提高了催化剂的抗积炭、抗烧结能力和氢气产率。本发明的催化剂化学成分是(PrO1.5)a(ZrO2)b(CoO1.5)c，其中a为0‑0.19且不为0，b为0.43‑0.69，c为0.17‑0.21。