氢能专利库

本发明公开了一种用于电解水制氢的金属有机框架析氧催化剂的制备方法，包括以下步骤：（1）泡沫镍基材的预处理；（2）第一步溶剂热法，配制铁盐、尿素和氟化铵的混合溶液，与泡沫镍基材混合后经超声处理，再置入反应釜中反应，然后冲洗干燥，得到FeNi LDH/NF前驱体；（3）第二步溶剂热法，配制H₂DHBQ和DMF的混合溶液，与FeNi LDH/NF前驱体混合后置入反应釜中反应，然后冲洗干燥，得到FeNi DHBQ/LDH/NF电极。本发明采用两步溶剂热法，先在泡沫镍基材上合成镍铁层状双氢氧化物前驱体，再引入具有氧化还原活性的H₂DHBQ配体构建金属有机框架，所得催化剂（阳极）在1.0 mol/L KOH电解液中，仅需188 mV过电位即可达到10 mA cm‑2的析氧电流密度，并在100 mA cm‑2下稳定运行超100 h，适用于电解水装置阳极。

本发明公开了纸基电极耦合热电驱动光电催化制氢装置，包括电化学工作站，所述电化学工作站内设有电解槽，且电解槽内设有电解液，所述电解槽内设有热电模块，所述热电模块的顶部设有纸基电极，所述热电模块通过导热硅胶与纸基电极粘合，所述纸基电极的截面形状为L型，所述电解槽右侧设有回环部，所述回环部内设有光阴极和参比电极，所述光阴极通过导线和电化学工作站的负极连接，且电化学工作站的正极通过导线与热电模块连接，所述参比电极通过导线与电化学工作站连接；本发明通过纸基电极和热电模块的结合来利用太阳光中的红外光，能够解决光电催化系统不能有效利用红外光的问题，实现太阳光的全谱利用，提高光电催化效率。

本发明公开了一种基于全过程调控氢化技术的LaNi5储氢材料改性方法及所得材料，属于储氢材料改性技术领域。针对现有LaNi5合金抗冲击性差、循环稳定性不足及安全风险高的问题，本发明通过分阶段氢化工艺实现材料强化，通过脉冲压力与温度梯度协同调控，诱导纳米级LaNi5H6弥散相生成，优化晶界结构。所得材料抗冲击强度≥45 kJ/m²（提升200%以上），循环100次容量衰减率≤2%，临界爆炸压力≥80 MPa，热失控温度≥400℃，显著提升安全性和稳定性。本方法工艺时间短（≤8小时）、能耗降低25%，适配车载储氢罐（70 MPa标准）、燃料电池供氢系统及航空航天储氢装置，具有高效工业化应用前景。

本发明公开了一种基于鲁棒优化的氢燃料电池混合动力汽车能量管理方法，包括以下步骤：构建车辆模型，包括：建立氢燃料电池混合动力汽车的纵向动力学模型，确定车辆需求功率模型，构建瞬时消耗氢气的评价函数，构建氢燃料电池与电容器的输出功率模型；对氢燃料电池混合动力汽车进行不确定性分析，确定所述车辆模型中的不确定参数，构建不确定参数的不确定性集；通过车辆历史速度数据，构建sLSTM车速预测模型，预测未来行驶速度，分析预测模型的不确定性，输出当前预测时域内的预测速度误差；根据优化目标，构建最小化氢气消耗量的目标函数，应用鲁棒优化算法对目标函数进行求解，输出最优控制序列的第一个控制结果。

一种考虑分时电价的屋顶光伏制氢多目标优化与能量调度策略，属于可再生能源制氢技术领域。方法为：构建光储氢耦合系统，再基于光储氢耦合系统建立系统数学模型；综合考虑光储氢耦合系统的经济性和环保性，构建了多目标优化配置模型；通过导入实际太阳能光照幅度数据和居民用电负荷数据，求解得到光储氢耦合系统的最优容量配置及不同典型日下的能量调度策略。本发明通过整合优化居民屋顶资源，将分散的屋顶光伏资源集中用于水解制氢，并充分考虑分时电价的差异性，以实现系统性能与经济性的最优平衡。

本发明公开了一种用于乙炔加氢制乙烯的卟啉基双原子催化剂及其制备方法与应用；该方法是，首先设计合成单个卟啉模块，然后在卟啉空腔中络合金属离子，通过中间连接单元实现卟啉模块的连接和在金属间距、几何构型的调整，得到双金属卟啉，接着负载在合适的载体上，进一步经过高温碳化，获得双原子催化剂；将本发明所述卟啉基双原子催化剂用于乙炔选择性加氢制备乙烯反应中，实现了乙烯的高效生成，显著提高了催化剂的加氢稳定性，具有乙烯产率高、选择性高和稳定性高；属于绿色化工领域。

本发明公开了一种低温合成二氧化碳加氢制甲醇的催化剂，采用模板法，以PVP为模板剂制备前驱体溶液，将CuO、ZnO和Al2O3或CuO、ZnO、ZrO2和Al2O3对应的金属盐加入前驱体溶液，滴入液氮冷冻成冰；然后冷冻干燥，最后焙烧，即得二维铜基纳米催化剂CuZnAl或CuZnAlZr。该法可解决铜基纳米催化剂中金属氧化物分散度低和催化活性低的问题；并且PVP模板法可以扩展热催化边界，普遍且大规模地合成高熵二维材料，克服其他方法合成可及性受到高温(通常>1000℃)、专用设备和繁琐程序限制的问题，并抑制副产物产生，易于实现工业化。本发明制得的催化剂具有制备成本低、绿色环保、稳定性好和高活性等优点，它在二氧化碳加氢制取甲醇的反应中具有优异的甲醇选择性。

本发明公开了一种用于二氧化碳直接加氢制备航空煤油的双功能复合催化剂，由上述H‑ZSM‑5沸石分子筛与复合金属氧化物InZnZrOx制成。其中，H‑ZSM‑5沸石分子筛系发明人采用水热法获得，该法可精确控制分子筛的外观形貌、酸性强度和酸量大小以及增加孔道中多级孔结构，能够较好的提高航空煤油组分的选择性，并且很大程度上改善重碳芳烃产物在沸石分子筛孔道内扩散受阻引起的催化剂容易积碳、酸性位点被覆盖等问题；复合金属氧化物InZnZrOx则可通过灵活高效的共沉淀制备，它解决了InZnZrOx/片状多级孔H‑ZSM‑5分子筛双功能复合催化剂中金属氧化物分散度低和催化活性低的问题。

本发明公开了一种质子交换膜燃料电池的阴极催化层及其制备方法和应用，阴极催化层包括基底，所述基底表面生长有序阵列碳纳米管‑图灵结构石墨烯复合结构的碳薄膜，所述碳薄膜内负载Pt颗粒，Pt的含量为‑2。本发明阴极催化层，为有序阵列碳纳米管‑图灵结构石墨烯复合结构阴极催化层，具有高效的传荷传质通道，尤其具有突出的氧气传输效率。复合电极结构能够更好的适应燃料电池阴极催化层中不均匀的质子，电子以及氧气的浓度分布，可以大幅提升质子传输能力以及Pt的利用率。同时，将该结构作为阴极催化层进行全电池电化学行为的测试，结果显示该复合电极构筑成的燃料电池单电池性能具有比商业Pt/C电极更突出的性能以及更高效的传荷传质能力。

本发明公开了一种松脂厂液体剩余物加氢制备大比重航煤组分油的方法，操作步骤：(1)以松脂厂液体剩余物为原料，与催化剂投入高压反应釜内，通入氢气，启动搅拌并加热，在氢气氛围中对松脂厂液体剩余物进行加氢反应；(2)反应结束后将反应后所得物质，将催化剂与加氢后所得产物进行分离，分离后所得液态产物即为大比重航煤组分油。本发明方法直接以松脂厂液体剩余物为原料，以g‑C3N4或GO负载镍为催化剂，利用松属重油/树脂油中优良的高密度燃料合成母体结构环状和桥环状化合物，以及采用特定催化剂提供的高暴露活性位点有效克服加氢传质阻力、提高催化加氢本征活性，实现松脂厂液体剩余物高效加氢制备大比重航煤组分油。

本发明涉及循环型电池技术领域，特别涉及一种复合型燃料电池，该电池是一种由光电池和甲醇燃料电池两部分组成的混合动力循环电池，包括甲醇燃料电池，光电池以及太阳能电池板。所述甲醇燃料电池以甲醇为碳源进行电化学催化，将化学能转化为电能，生成二氧化碳。所述光电池利用太阳能板收集太阳光，由半导体光催化剂产生具有强还原性的光电子，还原为甲醇，此过程可以减少温室气体的产生，同时生成的甲醇，可再次循环到甲醇燃料电池中进行反应。本发明通过循环甲醇与二氧化碳，使传质过程，传热过程，电化学反应过程更优匹配，实现能源充分利用，促进复合型燃料电池高效、大规模应用。

本发明适用于燃料电池技术领域，提供了一种质子交换膜燃料电池衰退预测方法，所述方法包括：根据质子交换膜燃料电池衰退机理，构建衰退模型；采集质子交换膜燃料电池运行时的电压、电流、工作温度和运行时间数据，并划分为训练集和测试集；根据训练集预设为初始时刻的运行数据，通过线性拟合获取初始时刻的极化曲线模型参数；根据所述的衰退模型，构建扩展卡尔曼滤波器；基于训练集，通过优化算法对所述的扩展卡尔曼滤波器的待优化参数进行优化；利用优化后的扩展卡尔曼滤波器来估计训练集每个时间步的衰退速率常数kt；计算衰退速率常数kt的平均值kt‑average；通过kt‑average和所述的衰退模型，对测试集进行衰退电压预测。

本发明公开了一种碳化钛负载镍改性的氢化镁储氢材料及其制备方法，所述储氢材料包括氢化镁和负载镍的碳化钛，所述负载镍的碳化钛为1~50 wt%。优选地，所述负载镍的碳化钛为5~30 wt%。更优选地，所述负载镍的碳化钛为5~15 wt%。所述制备方法包括如下步骤：首先，利用氢氟酸溶液刻蚀前驱体碳化铝钛制备得碳化钛，再将碳化钛和氢氧化钾的混合悬浊液与氯化镍溶液进行混合反应制备得负载镍的碳化钛，最后将负载镍的碳化钛与氢化镁进行球磨即可制备得碳化钛负载镍改性的氢化镁储氢材料。本发明提供的碳化钛负载镍改性的氢化镁储氢材料具有优异的放氢性能，其起始放氢温度低至185°C，比采用碳化钛改性的氢化镁的起始放氢温度低10°C，比单纯氢化镁的起始放氢温度低131°C，具有良好的应用前景。

本发明公开了一种FeS2/MoS2新型异质结构，包括如下方法制备得到：将无水氯化铁、十二烷基硫酸钠和第一份硫脲加入到去离子水中，在搅拌条件下，加入Na2MoO4，5～7h后，加入第二份硫脲，继续搅拌1～3h，然后在180～220℃下加热24～36h，收集沉淀物，经洗涤后，在70～90℃下干燥12～24h，得到FeS2/MoS2新型异质结构。该FeS2/MoS2新型异质结构作为微生物燃料电池阳极材料，将FeS2/MoS2新型异质结构负载到碳布等得到微生物燃料电池阳极，微生物燃料电池阳极用于处理中高浓有机废水，可提高微生物燃料电池的产电性能和中高浓有机废水的COD去除率。

本发明公开了一种电解水装置，包括电解水箱，所述电解水箱的外壁两侧均设置有减震组件，且减震组件的底部外壁设有底板，所述电解水箱的外壁两侧均设有固定板，且固定板的顶部外壁设有电动滑轨，所述电动滑轨的内壁通过滑块滑动连接有支撑柱，且支撑柱的顶部外壁焊接有减震块，所述减震块的顶部外壁设置有电动伸缩杆，且电动伸缩杆的顶部外壁设置有横板，所述横板的底部外壁两侧均设置有连杆，且连杆的外壁设置有清洁环。本发明公开的电解水装置通过打开电动滑轨，将清洁环移动至阴极和阳极的正上方，调节电动伸缩杆，让电动伸缩杆带动清洁刷进行上下移动，可以快速且全方位的对阴阳极表面的杂质进行清洗，避免杂质附着降低电解效率。

本发明公开一种自旋转超/微重力‑微界面协同强化松脂催化加氢的反应装置，反应的装置包括：换热器，换热器与换热器之间的连接方式为串、并联连接，即串联结合并联连接方式，第一换热器物料出口与第二换热器物料进口连通，以此类推，至第N换热器物料出口与第N+1和第N+2换热器物料进口连通；超/微重力‑微界面反应器；流体输送机，所述物料进口与所述流体输送机连通。本发明利用参与反应的物料在反应装置内作自旋转圆周流动而产生离心力，以克服重力形成超/微重力‑微界面场，从而使非均相反应物料形成毫米级或微米级小液滴和小气泡，将气液固界面的集合尺度由毫‑厘米级高效地调控为微米级，高效地促进非均相反应物料相际间混合和强化传递过程。

本发明公开了一种强化重质松节油/树脂油催化加氢的微/超重力‑微界面喷射式自旋转的反应装置，所述反应装置包括：换热器；超/微重力‑微界面反应器，其设置在所述换热器内；流体输送机，所述物料进口与所述流体输送机连通。还公开了一种强化重质松节油/树脂油催化加氢的微/超重力‑微界面喷射式自旋转的反应装置的使用方法，本发明利用参与反应的物料在反应装置内作自旋转圆周流动而产生离心力，以克服重力形成超/微重力‑微界面场，从而使非均相反应物料形成毫米级或微米级小液滴和小气泡，将气液、气液液界面的集合尺度由毫‑厘米级高效地调控为微米级，高效地促进非均相反应物料相际间混合和强化传递过程。

本发明公开了一种肉桂醛选择性加氢催化剂的制备方法。通过将Ti3C2Tx（MXenes）在氩气和空气下进行退火处理，使其形成表面氧空位（Ov），通过Ov与活性组分之间的协同作用促进肉桂醛C=O键的加氢反应。该催化剂催化肉桂醛加氢的转化率达到80~85%，肉桂醇选择性达到60~68%。本发明对Ti3C2Tx进行表面基团改性，通过在氩气气氛下煅烧Ti3C2Tx去除其表面F基团，产生氧空位，采用化学还原法制备Co/Ti3C2Tx催化剂，其改性方法、制备工艺简单，可以有效提高肉桂醛的转化率以及肉桂醇的选择性。

本发明公开了一种用于质子交换膜燃料电池金属双极板表面的碳化钛涂层的制备方法，该方法包括以下步骤：1)基材预处理：将不锈钢基材进行打磨、水洗处理；2)制备有机碳溶液：将苝‑3,4,9,10‑四羧酸二酐(PTCDA)、N‑甲基吡咯烷酮(NMP)、环氧树脂和甲基四氢邻苯二甲酸酐超声混合得到有机碳溶液；3)热处理：将不锈钢放入有机碳溶液中，再依次经烘箱、管式炉分段热处理，管式炉内持续通入惰性气体进行反应，得到表面形成有机碳膜的不锈钢基材；4)TiC涂层的制备：将步骤3)的不锈钢放进熔盐坩埚内的熔盐体系中，随后放置在井式炉中并持续通入惰性气体进行反应，反应过程中在基材表面生长出TiC涂层。本发明方法制备工艺简单，得到的TiC涂层连续致密，且与基体结合良好。

本发明涉及一种改善质子交换膜燃料电池排水性能和气体分布的方法，主要包含双极板1、进口2、出口3、菱形导流块4；所述双极板1上刻有单通道锥形斜坡蛇形流场，包含锥形斜坡转角11和直流道12；所述锥形斜坡转角11采用渐缩梯形结构，用于引导气体或反应生成的液态水；所述菱形导流块4布置于双极板流场直流道12的中部，用于改善流场中气体的分布。本发明通过上述方法，改善流场反应物与反应产物分布，提高流场下游反应物浓度，减小流场中液滴通过时的动量损失，在较小进气流量的工况下，提高流场的水管理性能和流场的排水效率，有利于提高经济性。