一、我省第一台电解水制氢设备试验成功（论文文献综述）
徐晨轩[1]（2021）在《垂直取向石墨烯边缘能质传递强化机理及能源应用》文中进行了进一步梳理高效的能源储存与转化技术是推动可再生能源大规模应用的重要技术支撑。近年来,碳基纳米能源储存与转化材料因原料丰富、制备经济、调控便捷等特点而广受关注。纳米材料内部及表界面处的能量与物质传递是决定能量储存与转化性能的关键物理机制。围绕纳米尺度能质传递所发展的诸多理论,认为其符合典型的结构—性能规律。边缘结构广泛存在于石墨烯量子点、碳纳米管、石墨烯、二硫化钼等纳米材料中,但由边缘结构带来的特殊性能通常被笼统地冠以“边缘效应”,对其物理机制尚有待深入研究。本论文对垂直取向石墨烯的边缘能质传递强化机理开展了系统研究,主要聚焦以下两个方面。在机理认识层面,结合近场纳米成像技术、原位检测技术等实验手段和密度泛函理论、分子动力学模拟等计算模拟手段,建立了边缘结构与电子极化行为间的关联,揭示了光诱导边缘局域场增强效应的物理机制。进一步地,研究了在电解液中垂直取向石墨烯边缘附近离子分布与输运特性,解析了边缘场增强对固液界面相平衡状态的作用机制,为强化固液静电吸附提出新路径;在技术应用层面,基于上述理论成果设计了一系列边缘可调控的垂直取向石墨烯基能源材料,构筑了高性能光催化水裂解制氢、电容去离子以及超级电容储能新体系。基于等离子体化学气相沉积法制备的垂直取向石墨烯具有良好的边缘可调控性。本文采用氩等离子体轰击处理方法,有效调控了垂直取向石墨烯的边缘密度。开展密度泛函理论模拟计算,研究了石墨烯封闭边缘处的电子密度分布,揭示了在石墨烯封闭边缘处,电子存在自发聚集行为。随后开展的暗场扫描开尔文探针显微实验测试结果与模拟计算结果相吻合,进一步证实了石墨烯表面具有非均匀电势分布,且对表面纳米形貌存在高度依赖性,即在高曲率的石墨烯边缘处呈现出电子聚集行为。研究了垂直取向石墨烯光电响应特性。在水系电解液中,响应电流密度最高可达约92 m A cm-2。与半导体材料产生光电流响应的机理不同,垂直取向石墨烯样品中光电流响应可能来源于光激发热电子的定向迁移与聚集。光诱导力显微结果证实,垂直取向石墨烯在可见-红外波段内具有显着的近场光诱导力响应,石墨烯纳米边缘处存在由电子极化引起的近场力梯度。研究还发现,边缘电场增强与入射光波长有关。在红外光激发下,样品的光诱导力图像在边缘处甚至出现显着的“热点”信号,表明石墨烯表面的光激发热电子会迁移并聚集在边缘处,形成边缘处局域电场增强。进一步的理论分析指出,纳米边缘处的局域电场增强可解耦为非共振增强效应与共振增强效应两部分。通过调控石墨烯纳米边缘的形貌（长宽比）与费米能级,改变特定激发波长下的共振增强因子,能够实现对边缘电场增强效应进行调控。垂直取向石墨烯边缘的光诱导电场增强效应有望使其成为高活性反应位点,负载半导体光催化剂后形成内建电场,促进受光照激发的电子与空穴相互分离。本文采用纳米限域合成方法制备了高度分散的介孔石墨相氮化碳/垂直取向石墨烯复合光催化剂（GVN/NVG）。相比于未与垂直取向石墨烯复合的普通块状石墨相氮化碳样品以及将石墨相氮化碳与水平石墨烯机械混合的传统方式复合样品,通过纳米限域合成方法负载在垂直取向石墨烯片层间的石墨相氮化碳充分分散,有效避免了团聚。密度泛函理论计算表明,相较于普通块状石墨相氮化碳样品,GVN/NVG复合结构中的介孔石墨相氮化碳组分具有局域化的表面电荷分布,禁带宽度也有所下降。GVN/NVG-3H样品在全光谱光照激发、无助催化剂、三乙醇胺牺牲体系中的光催化制氢活性可达41.7μmol h-1 cm-2(相当于每24小时225L m-2,标况下)。与对照组中普通块状石墨相氮化碳样品的活性(2.5μmol h-1 cm-2)相比高一个数量级。首小时内平均表观量子产率达到1.54%。随后,本文拓展了边缘光诱导电场增强效应的应用,发展了太阳能纳米离子学相关理论。通过石墨烯纳米边缘介导的光-电场能量传递过程,将入射太阳光能量输入固液界面相平衡系统,有效缩短双电层厚度,并实现了对离子传输机制的有效调控。在该理论指导下,开展了高性能电容去离子研究。将典型的赝电容活性物质二氧化锰（α-Mn O2）经电化学沉积负载到富边缘垂直取向石墨烯表面,构筑了Mn O2@e VG吸附电极。在光照下,Mn O2@e VG电极展示出3倍于无光照时的电极吸附量(33 mg g-1)与较快的电极吸附速率(0.06 mg g-1 s-1)。电化学石英晶体微天平原位检测证实,非平衡态热力学条件的下固液界面离子输运机制受到光诱导电场控制,即在光照下,正极中的离子传输机制从离子交换主导转变为异性离子吸附主导,有助于电容脱盐性能的提升。此外,本文基于边缘增强的电化学活性以及对生长基底广泛的适应性,提出了采用垂直取向石墨烯泡沫电极来适应高粘度室温离子液体电解液的技术途径。制备的石墨烯泡沫电极具有分级多孔结构,优化了电极内部传质过程。其中,继承自泡沫金属模板的微米级孔起到预存储电解液作用,缩短了充放电过程中电解液的扩散距离;由石墨烯壁面围成的亚微米级孔具有垂直的取向性和均匀的孔径,确保了畅通的离子传质过程;垂直取向石墨烯骨架提供了连续电子传导通道,暴露的石墨烯边缘则为离子提供了大量易于接触的静电吸附位点。在电解液方面,采用了共阴离子离子液体共混策略。通过引入不同阳离子降低离子排列有序度,抑制了室温离子液体混合物中的离子间相互作用势,从而降低了流动粘度并改善了润湿性。上述石墨烯泡沫电极在1-甲基-1-丙基哌啶双三氟甲基磺酰亚胺(PIP13TFSI)与1-正丁基-1-甲基吡咯烷二酰亚胺(PYR14TFSI)质量配比为2:3的混合室温离子液体电解液中具有良好的电化学性能表现。这部分工作为高能量密度与高频率响应这一对位于天平两端的性能目标提供了有效的解决思路,即采用高电化学稳定窗口的室温离子液体作为电解液,以满足对储能能量密度的需求;遵循取向性阵列式和分级孔结构的微纳米形貌设计原则以适应室温离子液体的高粘度,并充分发挥边缘结构的电化学活性优势,实现高频率响应储能。
李泊林[2]（2021）在《过渡金属硫化物/纳米碳界面结构设计及电解水催化特性调控》文中提出电解水反应的两个半反应,即析氢反应（HER）和析氧反应（OER）,存在较高的活化势垒,反应动力学速率慢,导致电解水制氢的过电位较大,而实际有意义的电解水需要1.8 V以上的电压。目前,基于Pt、Ru、Ir等贵金属催化剂被认为是最高效的电解水催化剂,但是它们在地球上的含量稀少、价格昂贵,因此开发高效的非贵金属电催化剂可以解决这一问题。其中,过渡金属硫化物由于其催化活性高、成本低廉、合成方法简单可靠等优点,成为理想的贵金属替代材料之一。然而,硫化物本质的双功能催化活性和稳定性不足等问题,导致在全电解水的实际应用中表现欠佳。本文围绕多组分设计、纳米形貌设计、碳包覆界面设计、异质元素掺杂设计四种方式来调控金属硫化物（以硫化镍为例）催化剂的表界面特性和电子结构,改变其表面的氧中间体吸附和氢吸附吉布斯自由能,同时提高HER和OER的双功能催化活性。具体的研究内容如下:（1）硫化镍多相界面结构及单一Ni3S2催化剂设计:本论文首先选择Ni S/Ni S2双硫化物作为案例,探讨了多相界面作用对HER和OER催化活性的影响,相比单一的Ni3S2催化剂电解水性能大幅增强(全电解测试Ni S/Ni S2在1.61 V时电流密度即可达到10 mA cm-2,比单一Ni3S2的1.79 V足足低了180 mV)。考虑到单一Ni3S2的性能欠佳,本文进一步以Ni3S2作为研究对象,通过Q-CVD技术进行了Ni3S2纳米颗粒、Ni3S2纳米多面体和Ni3S2纳米线等多尺度结构优化并进一步与三维（或氮掺杂）石墨烯构建复合结构,以达到大幅度提高Ni3S2纳米催化剂电解水催化效能的最终目标。（2）Ni3S2纳米颗粒@三维石墨烯纳米片催化剂设计:本文通过Q-CVD技术成功构建了泡沫镍（NF）自支撑的三维石墨烯纳米片包裹Ni3S2纳米颗粒（Ni3S2纳米颗粒@3-D GNs/NF）新型催化剂,高密度的Ni3S2纳米粒子分散在三维石墨烯的多孔网络,为高效催化组分的离子扩散和电子传输提供了双通道;金属硫化物的本征活性和石墨烯的增强效应对催化剂的优良催化性能起着主导作用。所合成的Ni3S2纳米颗粒@3-D GNs/NF可作为一种无粘结剂的自支撑催化电极,用于电催化分解水表现出显着的OER和HER催化活性(10 mA cm-2电流密度下OER和HER过电位为296 mV和158 mV,全电解测试达到10 mA cm-2电流密度的电压为1.55 V)。（3）Ni3S2纳米线@氮掺杂石墨烯纳米管催化剂设计:本文通过Q-CVD技术进一步制备了一种基于泡沫镍负载的新型Ni3S2纳米线@N掺杂石墨烯碳纳米管（Ni3S2@NGCLs/NF）,这种独特的核壳纳米线结构使其在催化反应中具有重要优势,通常电子可以从内核金属穿透到外部碳层加速催化反应。通过碳纳米管与Ni3S2纳米线的结合,碳纳米管的高导电性使得电子可以很容易地穿梭到Ni3S2纳米线上;碳纳米管的化学和机械稳定性提高了Ni3S2纳米线的催化稳定性;由于Ni OOH是OER的高活性物质,因此NGCLs包覆Ni3S2纳米线的核壳电缆状纳米结构为Ni3S2连续形成Ni OOH提供了缓释效应。因此Ni3S2@NGCLs/NF复合电催化剂在表现出良好的整体电催化分解水性能(10 mA cm-2电流密度下OER和HER过电位为271 mV和132 mV,全电解测试达到10 mA cm-2电流密度的电压为1.55 V)。（4）氮掺杂Ni3S2纳米立方体@氮掺杂石墨烯催化剂设计:本文通过Q-CVD技术最后制备了一种基于泡沫镍负载的氮掺杂Ni3S2纳米立方体和氮掺杂石墨烯复合体（N-Ni3S2@NG/NF）。碳材料及金属化合物的异质元素掺杂,对反应中间体在电催化剂表面的化学吸附具有较强的调制能力,能够有效地加速水的裂解速率而受到越来越多的关注。由于N-Ni3S2@NG/NF异质界面的原位生成、氮负离子的掺入和N掺杂碳包覆纳米立方结构,改变了Ni3S2的晶体结构和电子结构,从而使复合材料的催化活性显着提高。所制备的自支撑N-Ni3S2@NG/NF电极在碱性介质中对HER和OER均表现出高效的电催化活性(10 mA cm-2电流密度下OER和HER过电位为238 mV和100 mV,全电解测试达到10 mA cm-2电流密度的电压为1.53 V)。
陈宇[3]（2021）在《面向区域建筑的超导综合能源系统构架与本质安全化研究》文中研究表明2020年12月21日,《新时代的中国能源发展》白皮书提出加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系。在《中国建筑建筑能耗研究报告（2020）》统计了全国建筑运行阶段的能耗总量为10亿吨标准煤当量（亿tce）,占全国能源消耗比重21.7%;建筑碳排放为21亿t CO2,占全国能源碳排放比重21.9%。近年来,越来越多的综合能源系统应用于区域建筑供能中,通过不同能源协同互补,提高系统能源效率。目前,在电能传输、变换、储存等环节均采用传统铜电缆/铜电感和压缩气体存储,存在极大的能源损耗和极高的安全隐患。本文以新一代信息基础设施建设为契机,以区域建筑能源供给终端系统为研究对象,从提高能源效率、能源安全的研究视角引入超导电力和低温燃料两大技术手段,提出了超导综合能源系统构架和安全设计方法。主要研究内容如下:（1）基于多能互补、能源耦合的技术原理,以清洁低碳、安全可靠为设计目标,提出了终端超导综合能源的系统构架。引入超导电力技术,提高“源-网-储-荷”系统的能源效率,减少温室气体排放;引入低温燃料技术,降低能源存储和输运安全隐患,提高能源系统容量和能源耦合效率。（2）基于本质安全化的设计方法,引入超导限流单元、增加备用系统、增加器件散热能力等实施手段,完成了超导综合能源系统的本质安全化设计与性能评估,最终从提高设备自身可靠性角度有效保障系统运行安全。（3）以跨区域建筑能源输运为导向,设计了大容量型、低成本型复合能源管道结构方案,并完成了GW级超导能源管道结构优化和综合性能评估。结果表明:传统液化天然天管道的输运距离仅为140km,而引入液氮保护层的新型超导能源管道的输运距离高达1120km。（4）以数据中心和医院建筑为研究对象,进一步构架了冷电联供和冷热电气四联供的超导综合能源系统。数据中心通过引入超导斩波供电和液氮潜热供冷,实现了高效、安全的供能设计;医院建筑通过引入清洁能源供电、多种能源供应及多种医用供气,实现低碳、高效、安全、可靠的供能设计。结果表明:对比室温斩波电路,低温斩波电路效率从92.5%提升到97.6%;对比终端最后一公里铜电缆,高温超导电缆效率从90%提升到99.65%;对比传统高压气体存储,相同体积液化天然气和液氧容量分别增加到2.5和5.3倍。基于以上研究内容,在系统能效提升方面,本文研究的超导综合能源系统有机融合了大容量、低损耗的超导电缆模块,自触发、高可靠的超导限流模块,快响应、高效率的超导储能模块,及低损耗、高可靠的低温斩波模块。在本质安全设计方面,引入常压低温液体限制能量逸散风险以提升系统自身的安全性,配备综合能源后备冗余以增加系统抵御外部安全隐患的可靠性。
刘诗剑[4]（2021）在《能源转型背景下新能源制氢市场推广的关键问题研究》文中研究说明随着我国经济由高速增长模式向高质量发展模式的转变,建设清洁、低碳、安全高效的能源体系越发急迫。如何构建包括氢能在内的新型能源系统、支撑我国能源转型的实现,是当前及未来能源经济研究领域的热点问题。氢能有望在难以减排的领域实现深度脱碳,其市场潜力巨大。目前,在我国氢能供给体系中,占主流的是高碳排放的化石能源制氢方式。新能源制氢通过将新能源与电解水制氢技术相结合的形式,可以保障电解水制氢的电力来源是清洁能源,从而实现氢能产业在全生命周期中的清洁化和低碳化。新能源制氢能够连接新能源和氢能这两种能源,保障了氢气的制取过程是清洁低碳的,对于整个氢能产业的清洁化和低碳化起关键作用,从而有助于我国实现“30·60双碳”目标。因此,新能源制氢是我国能源结构向绿色、低碳转型的关键,并且在目前阶段解决新能源制氢市场推广过程中的关键问题对于我国能源转型具有重要意义。目前,新能源制氢处于示范应用阶段,并未大规模应用。而新能源制氢无法独立于目前的能源体系之外,必须与现有能源系统紧密结合在一起,共同助力于更高水平的绿色发展。新能源制氢可以应用于多个市场,为针对性地推广新能源制氢,本文选择其中的三个重点市场,即制氢产业的绿色化转型、综合能源系统中作为储能、电力市场中作为需求侧响应资源。在此基础上,本文提出新能源制氢在这三个重点市场中推广的关键问题,本文的第3、4、5章分别对应这三个重点市场中推广的关键问题。除此之外,新能源制氢的推广离不开政策的支持,本文的第6章对绿色氢能证书交易机制开展研究,有助于绿色氢能市场的建设,对新能源制氢的市场推广起到了促进和扶持作用。本文详细的研究工作如下:（1）“综合制氢”对新能源制氢推广的影响研究。首先,从技术组合创新的角度,利用新能源制氢所具有的“负碳排放”特性,将新能源制氢技术和煤制氢技术进行技术组合创新,从而提出一种“综合制氢”方案;然后,为比较不同制氢技术的优劣势,根据制氢技术的特点,建立考虑非期望产出的超效率SBM模型;最后,通过考虑非期望产出的超效率SBM模型对“综合制氢”方案、煤制氢和新能源制氢的技术效率进行综合评估,探讨不同制氢技术的效率差异,并在新能源制氢效率测算结果的基础上,进一步对我国“综合制氢”区位发展潜力进行分析。该部分的研究成果为新能源制氢推广提供一种新的制氢方案。该方案在传统电解水制氢收益的基础上,考虑“负碳排放”特性带来的环境收益,从而提升新能源制氢的综合价值,为新能源制氢项目应用的推广提供有力支持。（2）新能源制氢在综合能源系统中推广的经济性研究。首先,分别根据新能源制氢和磷酸铁锂电池两种储能方式的特点,设计电-储供能能源系统和电-热互补能源系统的基本构成思路,并明确以上两种储能方式的功能特性;然后利用改进的鸡群优化算法,以综合能源系统生命周期的年化总成本最低为目标函数,构建电-储供能能源系统和电-热互补能源系统的配置优化模型;最后,将上述模型用于案例分析中,从而比较新能源制氢和磷酸铁锂电池在不同负荷类型的能源系统的经济性和特性。该部分的研究成果将新能源制氢作为一种储能方式,并在“电-氢-电”情景的基础上扩展到“电-氢-电+热”情景,从而提升新能源制氢在储能应用方面的综合竞争力,可为新能源制氢在综合能源系统中的推广提供重要参考。（3）考虑需求响应的新能源制氢多主体的合作运行研究。首先,根据新能源制氢的高动态响应率和宽功率调节范围的特点,将新能源制氢和新能源发电的合作模式引入电力需求响应市场中;然后,通过合作博弈的收益分配理论,以风电场和风电制氢系统联盟的总收益最高为目标,构建多风电场与风电制氢系统联合优化模型;最后,将上述模型用于案例分析中,验证在风电现货市场的背景下,多风电场与风电制氢系统联合参与电力需求响应市场具有多方共赢的特性。该部分的研究成果将新能源制氢作为一种灵活性的需求响应资源,从而挖掘新能源制氢新的附加价值,实现新能源和电解水制氢的协同发展,可为新能源制氢在需求响应中的推广提供理论依据。（4）绿色氢能证书交易机制研究。首先,对绿色氢能的定义以及识别进行介绍;然后,根据新能源制氢公司以及氢气销售公司的共同利益关系,构建基于非共享收益绿色氢能证书交易机制模型和共享收益绿色氢能证书交易机制模型;最后,将上述模型用于案例分析中,从而对在绿色氢能证书交易机制下的氢能市场运作进行模拟。该部分的研究成果通过强制配额以及绿色氢能证书交易的机制,对新能源制氢推广起到了促进和扶持作用。
孟方友[5]（2021）在《高效过渡金属磷化物电催化剂的设计、合成及应用》文中提出随着化石能源储量日益减少,环境问题日益严重,迫切需要开发出一种清洁、可持续的能源代替传统的化石能源。氢能具有燃烧热值高、燃烧产物无污染、原料储存丰富等优点,被认为是传统化石能源的理想替代者。电解水制氢是一种高效可行的方法。但缓慢的动力学导致水分解电压高于理论电压,需要额外的能量。因此,在电解水中使用适当的催化剂降低过电位,提高能量转化效率具有重要意义。目前,贵金属催化剂的反应动力学最快、电流密度较大,例如Pt、RuO2、IrO2等贵金属,但其储量少、价格昂高,阻碍了其大规模商业化应用。开发一种廉价、稳定和储量丰富的非贵金属催化剂代替贵金属对于电催化制氢技术的应用推广意义重大。近年来,过渡金属及其化合物被用来代替贵金属,例如,氧化物、氮化物、硫化物和磷化物等。尤其是过渡金属磷化物具有类似氢化酶结构和良好的导电性等优点,被广大科研者广泛研究。在分析国内外非贵金属催化剂电解水的研究现状基础上,本文设计、制备及探究高效、低成本、稳定的过渡金属磷化物催化剂,并应用于电解水析氢反应和析氧反应。通过有效的策略调控过渡金属磷化物催化剂的催化活性和活性位点数目以获得高效电解水效率,可以极大推动电解水电化学技术的发展。具体研究内容和总结如下:（1）采用水热以及磷化的方法,在泡沫镍（NF）上原位生长三维（3D）花状二磷化钨（WP2）纳米线催化剂（WP2 NW/NF）。电化学性能测试表明,在1 M KOH溶液中,获得10 mA cm-2的电流密度,需要析氢和析氧过电位分别是130和311 mV,对应的Tafel斜率分别为94和67 mV dec-1。制备的催化剂分别作为两电极的阴极和阳极,全解水的电位是1.65 V。具有良好的稳定性,5000圈CV循环后,析氢和析氧的过电位增长率分别为5.3%和8.6%,催化剂的形貌和晶体结构保持很好。电化学阻抗谱分析,3D花状的WP2NW/NF催化剂具有较小阻抗,说明材料展现出较快的电荷转移动力学。此外,WP2 NW/NF催化剂表出优异的电催化性能,主要是3D纳米结构电催化剂（WP2 NW/NF）可以暴露丰富的活性位点,促进电解质渗透,从而缩短电子转移路径。（2）通过水热、低温磷化以及聚合的策略,成功的在泡沫镍上制备了具有自支撑功能的PANI/Ni2P复合催化剂（PANI/Ni2P-NF）。聚苯胺的氨基中氮原子具有孤对电子,可以有效地从水合离子中捕获质子氢（H+）形成质子化氨基,使质子氢（H+）在电极表面具有更高的正电荷密度,从而导致催化剂的快速动力学、低过电位和优越的催化性能。电化学性能显示,在0.5 M H2SO4中,析氢过电位仅需83 mV达到10 mA cm-2的电流密度,Tafel斜率为69 mV dec-1。5000圈CV循环后,催化剂的过电位仅增加4.6%。在恒电位下,长时间计时为100000 s,电流密度几乎不变,表明催化剂具有良好的稳定性。阻抗谱显示,催化剂具有较小的阻抗4.1Ω,证明PANI/Ni2P-NF复合催化剂具有良好的导电性和快速动力学。（3）采用水热、磷化及聚合的方法,成功合成具有自支撑功能的PANI/CoNiP复合催化剂（PANI/CoNiP-NF）。研究其电化学性能显示,在0.5 M H2SO4中,析氢过电位需要61 mV达到10mA cm2的电流密度,Tafel斜率为80 mV dec-1。5000圈CV循环后,催化剂的过电位仅增加4.9%。在恒电位下,长时间计时为86400 s,电流密度线几乎不变,催化剂的形貌、晶体结构和价态保持良好,表明催化剂具有良好的稳定性。阻抗谱显示,催化剂具有较小的阻抗3.7Ω,表明PANI/CoNiP-NF复合催化剂展现良好的导电性和较快的氢吸附动力学。密度泛函计算证明,通过引进第二金属原子优化催化剂的电子结构,使催化剂d电子中心远离费米能级,导致催化剂表面和氢原子之间的相互作用减弱,PANI/CoNiP-NF复合催化剂与氢原子之间的吸附能接近零,具有良好的催化性能。此外,PANI/CoNiP-NF复合催化剂中聚苯胺的氨基中氮原子有孤对电子,有效捕捉电解液中的质子氢（H+）形成质子化氨基,使催化剂表面正电荷密度高于水合离子,使质子更容易从阴极接受电子,从而降低过电位。（4）采用原位磷化策略,在碳布上成功制备了 N掺杂CoP催化剂（N-CoP/CC）。利用尿素在高温分解出NH3作为氮源,将电负性较大的非金属氮原子的引入CoP,优化CoP的电子结构。电化学测试表明,在0.5 M H2SO4和1 M KOH电解质中具有析氢优异的催化性能,达到10 mA cm-2的电流密度需要过电位分别为27和64 mV,对应的Tafel斜率为58和67 mV dec.1;在1 M KOH碱性电解质中具有析氧优异的催化性能,实现10 mA cm-2的电流密度需要的过电位为247 mV,Tafel斜率为55 mV dec-1。制备的N-CoP/CC催化剂分别作为阴极和阳极,电解水需要的电位为1.47 V,低于商业的铂碳（Pt/C）和二氧化钌（RuO2）分别作为阴极和阳极电解水需要的电位。5000圈CV循环后,在0.5 MH2SO4和1 MKOH析氢,催化剂的过电位增加分别为1.3%和7.8%;在1 M KOH析氧,催化剂的过电位增加4.2%。在10 mA cm-2恒电流密度下,催化剂保持长时间催化活性为100000 s,催化的形貌和晶体结构保持良好,表明催化剂具有良好的稳定性。阻抗谱显示,催化剂具有较小的阻抗3.6Ω,材料展现出较快的电荷转移动力学。理论计算证明,氮原子掺杂了 CoP,d电子中心远离费米能级,使催化剂的表面与氢原子之间的相互作用减弱,促进催化剂对氢的吸附和脱附平衡,具有良好的催化性能。（5）通过自组装策略,成功合成氮和磷共掺杂多孔碳包覆Ni2P纳米颗粒催化剂（Ni2P@N,P-C）。利用磷含量高的植酸中富含的PO4基团和金属离子络合,在适当反应温度下会热解制备磷化物,同时形成磷和氮共掺杂碳包覆催化剂。电化学性能显示,在1 M KOH碱性电解质中具有析氢和析氧优异的催化性能,实现10 mA cm-2的电流密度需要过电位分别是98和300 mV。制备的催化剂分别作为阴极和阳极,全解水的电位是1.72 V。具有良好的稳定性,循环3000圈后,极化电位没有明显下降,催化剂的形貌没有明显变化。阻抗谱分析,材料展现出较快的电荷转移动力学。氮和磷非金属元素掺杂碳,活化碳的电子结构,提高催化活性。碳基材料包覆着Ni2P,增强催化剂的导电性,从而导致催化剂具有良好的性能。
吴启亮[6]（2021）在《基于氧空位的光热协同水分解制氢机理研究》文中进行了进一步梳理自古以来,太阳便作为万物之源,直接或间接为人所用。工业革命令化石燃料的使用成为主流能量来源,能源革命使清洁、可再生能源的发展成为现阶段主要目标。氢能由于单位热值高、燃烧产物环保、能够匹配工业生活需求,而展现出重要的价值。氧空位（Oxygen Vacancy,VO）是光化学、热化学中常见缺陷形式,在金属氧化物半导体中由极高温度处理（约>1000℃）或紫外光照射获得,并表现出直接分解水的强还原能力。利用光化学反应得到表面光致VOs（Photo-induced Oxygen Vacancies,VOs）,在高温环境中与水进行热化学反应制取氢气,实现在材料晶格氧处光、热能量的分步响应。基于氧空位的光热协同水分解制氢反应具有太阳能全光谱利用特征、高能量利用效率、高?能利用效率的创新、清洁、前景广阔的太阳能利用方式。本文基于TiO2材料,获得了光热协同水分解产氢机理:hv+2 Ti4++OL2-→2 Ti3++VO+1/2 O2（光反应阶段）2 Ti3++VO+H2O→2 Ti4++OL2-+H2（热反应阶段）并探究了多种形貌纳米TiO2及其Fe掺杂改性材料（Fe-TiO2）的光热协同反应能力。研究结果表明,溶胶-凝胶法制备的纳米颗粒相比水热法制备的纳米片及纳米线,体相内缺陷较多,光响应范围更大但载流子复合强度高,VOs形成能力差,光热协同水分解产氢量为0.75μmol/g。Fe掺杂改性促进了材料光反应过程中光致VOs的形成。半导体材料制氢能力与光致VOs形成能力呈现正相关,表明VOs的数量是决定水分解效率的关键因素。此外,针对同一形貌TiO2上不同Fe掺杂量的对比,能够得出,0.5%质量分数的Fe离子掺杂产氢效果最佳,过高的掺杂导致复合中心形成,抑制光生VOs产生。为了对比不同种类材料的光致VOs水分解能力,制备了一批质量分数0.5%过渡金属（Fe、Cu、Co、Ni、Zn）掺杂的TiO2纳米颗粒材料。金属离子的掺杂引入,极大地拓宽了光响应范围,增强了载流子分离和寿命,降低了电子传输阻抗,促进光致VOs的形成。在制备的M-TiO2材料中,Fe-TiO2的产氢量最高,约为9.73μmol/g。增强的反应机理为:hv+Ti4++Mx++OL2-→Ti3++M（x-1）++VO+1/2 O2（光反应阶段）Ti3++M（x-1）++VO+H2O→Ti4++Mx++OL2-+H2（热反应阶段）在实验基础上,根据第一性原理方法,比较M-TiO2材料表面光生VOs的光、热反应路径。计算结果表明,金属掺杂有效降低光反应阶段表面VOs形成能。然而,氧空位-水热反应路径中的氢气分子形成步骤具有最高能垒,限制了低表面能VOs的反应进行。由此推断,光生VOs的反应能力（“质”）与形成能力（“量”）是评价光热协同制氢材料的两个关键因素。为了改善减低氧空位形成能时反应能垒的增大现象,构建了Ni负载的Cu掺杂TiO2（NCT）材料。表面Ni基氧化物与Cu-TiO2构成异质结构,促进了电荷分离,延长了载流子寿命,进一步提高了光致氧空位形成能力。同时,交错的能带结构,使得光致VOs在Ni基氧化物中形成,相较于Cu-TiO2表面位点,制氢反应能垒大幅降低,实现了氧空位数量与活性的同步增强。负载率0.5%NCT产氢量为30.6μmol/g,是初始TiO2材料的近40倍。增强的光反应阶段机理如下:hv→h++e-Ti4++Cu2++2e-→Ti3++Cu+Ni2++5h++2 OL2-→Ni3++VO+O2同时,发现了表面缺陷对Ni离子的锚定效果,观察到随Ni离子溶度增加而产生的离子团聚与负载氧化物形式转变现象（NiO至Ni2O3）。在水分解制氢反应中,高价态Ni基氧化物与OH*形成层间强力氢键,阻止了氧空位附近OH*的断键与H2形成,实际产氢能力随Ni负载量呈现“火山型”。在作为对照的甲醇-水混合反应中,高价态Ni基氧化物由于表面正电荷富集,加速了甲酸路径的甲醇-水反应,实际产氢量随Ni负载量呈现线性增强,最佳产氢量为20.6 mmol/g。上述材料设计工作为材料工程领域提供了新的研究点,并对基于光致VOs的光热协同制氢反应在太阳能利用领域给予了很大的期望。
蒋恩俊[7]（2021）在《磷化铜基纳米材料的设计合成及电解水性能研究》文中进行了进一步梳理传统能源储量有限且使用时会产生大量的温室气体,所以研究清洁、可再生的新能源具有十分重要的意义。氢气（H2）由于能量密度高,燃烧产物无污染,是一种理想的新能源。电解水反应可以直接制备高纯度H2,且没有有害副产物生成,但由于其动力学不利因素的影响,通常需要很高的电能消耗。而使用催化剂可以减少电解水过程中不必要的电能损耗,Pt-基和Ru-基等贵金属分别是目前已知的活性最好的析氢反应（HER）和析氧反应（OER）催化剂,但是由于其储量少,价格昂贵且稳定性差,不能得到大规模的工业生产。因此本文以廉价的非贵金属催化剂磷化铜作为研究对象,从形貌、元素、结构等方面对其进行改进,以获得高活性,高稳定性,高性价比的电解水催化剂。本论文主要的研究内容和结果如下:（1）以含磷树脂、泡沫铜（CF）为原料,在高温下使用外延生长法一步得到原位生长于泡沫铜上,被氮,磷（N,P）共掺杂碳层包覆的Cu3P纳米片（Cu3P@NPC-CF）。N,P共掺杂碳壳层厚度约为10层（～4 nm）,它不仅提供了丰富的活性位点,同时赋予了Cu3P纳米材料较强的耐酸碱性。Cu3P纳米片厚度约30 nm,宽度超过3μm,宽度与厚度比超过100,因此能暴露出了更多的活性位点。且由于Cu3P纳米片在CF上的直接生长及导电碳层的包覆作用,使得Cu3P@NPC-CF具有良好的电子传输能力。之后系统地研究了Cu3P@NPC-CF在酸性（0.5 M H2SO4）,中性（1 M磷酸缓冲液,PBS）和碱性（1 M KOH）电解液中的电化学性能,都表现出了优秀的HER活性和稳定性。在酸性,中性和碱性电解液中,Cu3P@NPC-CF分别只需要81.94,192.52和135.45 mV的过电位就能达到10 mA cm-2的电流密度,Tafel斜率只有81.25,127.71和93.14 mV dec-1,在经过90小时的稳定性测试后,电流保持率分别为81.32%,96.06%,95.61%,具有十分优秀的稳定性。（2）使用含磷树脂、CuCl2为原料,通过简单的一步热处理法成功合成了Cu3P-Cu2O Janus纳米颗粒（粒径约为50 nm）负载于N,P共掺杂的多孔碳上（Cu3P-Cu2O/NPC）。Janus结构的存在使Cu3P-Cu2O/NPC同时具有Cu3P优异的HER催化活性和Cu2O优异的OER催化活性,可以同时用于HER和OER催化反应。在1 M KOH中,对于HER和OER,分别只需要138 mV和286 mV的过电位就能达到10 mA cm-2的电流密度,Tafel斜率为62.64和79.02 mV dec-1。在同时用于HER和OER进行全水解的反应时,分别只需要1.57和1.81 V就能达到10和50 mA cm-2的电流密度。此外,Cu3P-Cu2O/NPC还表现出极高的稳定性,在碱性溶液中能进行长时间的工作,在经过超过168h的全水解反应后,依然能保持活性在98%以上。
原荷峰[8]（2020）在《自支撑过渡金属硼化物电极的制备及其催化性能研究》文中研究说明随着经济的高速发展,化石燃料的大量使用引起了能源危机和环境污染问题,这威胁着人类的生存和可持续发展,开发清洁、高效、经济的能量转换或存储载体对实现清洁能源的利用至关重要。电解水制氢或水解制氢吸引了很多科研人员的关注,尽管贵金属基催化剂已表现出优异的催化性能,但其高昂的价格与极低的自然界储量极大的限制了贵金属的应用,因此,亟需开发高效、储量丰富和低成本的非贵金属催化剂。同时,相较于粉体催化剂,自支撑型泡沫金属催化剂无需使用聚合物粘结剂,其自身的多孔结构可大大提高比表面积,促进传质电荷转移。鉴于此,本论文主要研究自支撑型过渡金属硼化物催化材料的构筑、表征、催化性能和催化机理。（1）采用一步高温固相硼化法,使泡沫Fe Ni金属骨架与无定形硼粉充分接触,通过控制不同反应温度（600、700、800、900℃）,可获得一系列表面形貌不同、结晶度不同的复合硼化物组织。X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和电化学测试结果表明,在700℃下泡沫铁镍骨架表面由许多成分为Ni-B和Fe掺杂Ni-B的颗粒构建而成的疏松多孔结构覆盖。所制备的自支撑硼化物电极Fe Ni@Fe Ni B-700的析氧电化学性能最佳,在10 m A cm-2的析氧电流密度下,仅需272 m V过电势。利用密度泛函理论（DFT）对析氧中间产物模拟可知,Fe掺杂后,Ni位点的*OOH吉布斯自由能显着降低,有利于氧气的析出。（2）为了进一步优化表面形貌,使泡沫钴镍与硼粉在高温下（600、700、800、900、1000℃）发生反应。X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和电化学测试结果表明,700℃下钴镍表面原位生长出成分为Co B、Co2B、Co3B和Ni掺杂Co-B的高密度超薄纳米片,这种特殊的形貌说明固相硼化法也可以制备出规则的纳米结构组织。Co Ni B-700的析氧性能最好,在10 m A cm-2的析氧电流密度下,仅需262 m V过电势,且表现出12 h的良好稳定性。同时,采用密度泛函理论对Co B、Co2B、Co3B和Ni掺杂Co2B的金属位点进行了吉布斯自由能计算,结果表明掺Ni体系可降低硼化物的析氧反应能垒,且Co2B的活性位点数较多。采用最佳的Ni-P||Co Ni B-700双电极体系进行全水解反应,在水电解10 m A cm-2下所需槽电压仅为1.64 V。（3）由于固相硼化法制备的硼化层结构存在易脱落的问题,我们采用水热法和退火法制得与泡沫镍基底结合非常牢靠的Co3O4纳米线前驱体,然后通过金属盐和Na BH4还原剂的交换滴涂法对前驱体进行处理。通过XRD和XPS分析发现Co3O4晶格中形成大量氧空位和B缺陷。其中O空位的产生可大大促进电荷转移速度,增大电化学活性比表面积及活性位点数量,使得析氢、析氧性能大幅提升,在50 m A cm-2电流密度下,VOB-Co3O4/NF的析氢和析氧过电势分别为184和315 m V,作为电解水的双功能催化剂,表现出1.67 V@10 m A cm-2的槽电压,并能保持20 h的稳定性;较强电负性的B-O缺陷使得水解碱性Na BH4制氢性能表现优异,产氢速率高达7055 m L min-1g-1,活化能为29.7 k J mol-1。（4）为改善制备工艺的可操作性,我们开发了应用于能源转换领域的电沉积过渡金属硼化物工艺。以DMAB为硼源,调节掺入的第二种阳离子含量,所制得的Co Ni0.09BO和Co Ni0.27BO非晶纳米片分别呈现出优异的析氢和析氧性能,XPS揭示了析氢和析氧前后的B信号均很强,可见B元素的引入提高了催化性能。随着环境温度的升高或KOH浓度的升高,双电极Co Ni0.09BO||Co Ni0.27BO的全水解性能都会大大增强,在303 K环境温度和高浓度2 M KOH溶液中全水解性能最佳,在50 m A cm-2电流密度下的槽电压仅为1.64 V。（5）为指导下一步析氢过渡金属硼化物催化剂的制备与合成,根据B元素所占含量,采用密度泛函理论计算了M3B、M2B、MB和MB2型硼化物的析氢催化活性位点的吉布斯自由能,研究发现M2B（Ni2B、Fe2B、Mo2B）、M3B（Co3B、Ni3B）、MB（Co B、Fe B、Mo B、Ni B）和MB2（VB2、Fe B2、Mo B2、WB2）这几种硼化物的H*吉布斯自由能普遍在-0.3～0.3 e V,表现出接近甚至超越贵金属Pt（～-0.1 e V）的催化活性。
黄逊青[9]（2020）在《氢气归来：富氢天然气的利用前景》文中进行了进一步梳理2020年,氢能首次被纳入国家统计局能源统计范围,其背景是氢能的开发和利用首次被写入国民经济和社会发展计划。这是将氢气作为能源进行开发和利用的里程碑事件,将成为中国氢能利用领域发展的动力。氢能的利用,已经成为近年来全球能源革命的主题。在家用领域,氢气将以新的面貌再次成为燃气的新角色。在天然气中加入氢气获得富氢天然气,可用于替代天然气,能够妥善解决现有燃气管网设施及家
孟翔宇,顾阿伦,邬新国,周剑,刘滨,毛宗强[10]（2020）在《中国氢能产业高质量发展前景》文中进行了进一步梳理中国氢能产业在新型冠状病毒肺炎（COVID-19）疫情的影响下遇到了暂时困难,但随着疫情防控形势的好转而迎来新的发展机遇。通过回顾2020年中国各地出台的氢能发展政策,分析得出:政策重点主要集中于交通领域,包括氢燃料电池车技术研发、关键设备制造和加氢站建设等,而轨道交通则是未来氢燃料电池技术的发展重点之一;氢能冶金属于新的氢能产业应用领域,许多冶金企业与氢冶金先进国家进行了示范项目合作,这些示范项目的快速推进将有助于实现中国钢铁行业革命性的绿色化转型;绿氢煤化工、绿氢贸易、民用液氢等也将是氢能产业未来发展的重要方向。建议中国明确国家发展战略、积极拓展氢能技术创新领域,以打造高质量氢能产业为抓手,助推中国能源革命和产业转型升级,并在氢能全球化过程中发挥引领作用。
二、我省第一台电解水制氢设备试验成功（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、我省第一台电解水制氢设备试验成功（论文提纲范文）
（1）垂直取向石墨烯边缘能质传递强化机理及能源应用（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 碳基能源储存与转化材料概述 |
| 1.2.1 传统碳基能源储存与转化材料 |
| 1.2.2 低维度碳纳米能源储存与转化材料 |
| 1.2.3 取向性碳纳米材料 |
| 1.3 能源储存与转化材料中的能质传递机理 |
| 1.3.1 电子传递强化基本策略 |
| 1.3.2 离子输运与固液界面静电吸附机理 |
| 1.3.3 纳米尺度下的界面能质传递过程 |
| 1.4 能质传递过程中的边缘效应 |
| 1.4.1 垂直取向石墨烯的边缘结构调控 |
| 1.4.2 边缘效应及能源储存与转化应用 |
| 1.5 本论文研究内容 |
| 2 实验和数值计算方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验材料与仪器设备 |
| 2.3 材料表征分析 |
| 2.3.1 形貌结构分析 |
| 2.3.2 材料构成分析 |
| 2.3.3 表面光电特性分析 |
| 2.3.4 电化学石英晶体微天平分析 |
| 2.4 性能评价分析 |
| 2.4.1 光催化水裂解制氢性能评价系统 |
| 2.4.2 超级电容储能性能测试及应用平台 |
| 2.5 数值计算方法 |
| 2.5.1 分子动力学模拟简介 |
| 2.5.2 密度泛函理论计算简介 |
| 2.5.3 建模、模拟软件及相关数据后处理方法 |
| 3 垂直取向石墨烯边缘调控及能质传递强化机理 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 垂直取向石墨烯的PECVD制备与边缘生长调控 |
| 3.2.1 等离子体源的选择 |
| 3.2.2 生长基底的选择 |
| 3.2.3 垂直取向石墨烯边缘生长调控方法 |
| 3.3 垂直取向石墨烯边缘形貌结构研究 |
| 3.3.1 垂直取向石墨烯边缘形貌结构表征 |
| 3.3.2 PECVD法制备垂直取向石墨烯的基底适应性分析 |
| 3.3.3 垂直取向石墨烯边缘生长模式与密度调控研究 |
| 3.4 垂直取向石墨烯光学与光电响应特性 |
| 3.4.1 垂直取向石墨烯光吸收性能研究 |
| 3.4.2 垂直取向石墨烯光电响应行为研究 |
| 3.4.3 石墨烯边缘光电场时域有限差分模拟 |
| 3.5 垂直取向石墨烯边缘电子结构与光诱导电场增强效应 |
| 3.5.1 密度泛函理论模拟研究 |
| 3.5.2 扫描开尔文探针显微表征 |
| 3.5.3 近场光诱导力显微表征 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 边缘光激发载流子分离强化及光催化制氢研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 GCN/NVG复合结构设计与限域制备 |
| 4.2.1 目标结构设计 |
| 4.2.2 基于垂直取向石墨烯的石墨相氮化碳限域制备 |
| 4.3 材料表征与分析 |
| 4.3.1 微观形貌与结构表征 |
| 4.3.2 光学性质与表面浸润性表征 |
| 4.4 光催化裂解水制氢性能表征 |
| 4.4.1 固载式光催化试验体系 |
| 4.4.2 光催化活性与表观量子产率 |
| 4.5 GCN/NVG复合结构中载流子动力学特征研究 |
| 4.5.1 GCN/NVG复合材料电子结构 |
| 4.5.2 光激发载流子分离强化研究 |
| 4.5.3 垂直取向石墨烯促进光催化机理 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 边缘固液界面相平衡结构优化及电容去离子研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 电容去离子技术概述 |
| 5.2.1 技术背景 |
| 5.2.2 性能指标 |
| 5.2.3 电极材料 |
| 5.2.4 共离子效应与电荷效率 |
| 5.2.5 太阳光驱动/促进电容去离子相关研究 |
| 5.3 光促进电容去离子性能研究 |
| 5.3.1 电极制备与电容去离子试验系统 |
| 5.3.2 电极微观形貌表征 |
| 5.3.3 电化学性能测试 |
| 5.3.4 光照吸脱附性能测试 |
| 5.4 光照促进电容去离子机理研究 |
| 5.4.1 基于光诱导力显微的边缘电场探测 |
| 5.4.2 基于分子动力学模拟的固液界面相平衡结构研究 |
| 5.4.3 基于电化学石英晶体微天平的离子输运行为研究 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 适应室温离子液体的富边缘电极构筑及滤波电容储能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 富边缘石墨烯泡沫电极制备与表征 |
| 6.2.1 富边缘石墨烯泡沫电极制备 |
| 6.2.2 电极微观形貌与结构表征 |
| 6.3 混合离子液体电解液性能表征 |
| 6.3.1 混合离子液体电解液配制 |
| 6.3.2 电解液物性表征 |
| 6.4 基于混合室温离子液体电解质的石墨烯泡沫储能性能 |
| 6.4.1 电化学表征方法 |
| 6.4.2 垂直取向石墨烯泡沫形貌对储能性能的影响 |
| 6.4.3 基于垂直取向石墨烯泡沫的交流滤波应用 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 研究总结 |
| 7.2 研究创新点 |
| 7.3 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
（2）过渡金属硫化物/纳米碳界面结构设计及电解水催化特性调控（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 电解水催化原理 |
| 1.2.1 HER催化原理 |
| 1.2.2 OER催化原理 |
| 1.2.3 双功能催化原理 |
| 1.3 过渡金属硫化物研究进展 |
| 1.3.1 过渡金属硫化物结构特性 |
| 1.3.2 过渡金属硫化物电解水催化机理 |
| 1.3.3 过渡金属硫化物纳米结构合成方法 |
| 1.4 Ni_3S_2/纳米碳界面材料研究进展 |
| 1.4.1 Ni_3S_2/纳米碳界面材料制备进展 |
| 1.4.2 Ni_3S_2/纳米碳界面材料电化学应用进展 |
| 1.4.3 Ni_3S_2/纳米碳界面材料的先进设计策略 |
| 1.5 本论文的研究目的、内容和创新点 |
| 1.5.1 本论文主要研究目的 |
| 1.5.2 本论文主要研究内容 |
| 1.5.3 本论文的独创或新颖之处 |
| 参考文献 |
| 第二章 实验与表征 |
| 2.1 实验材料与试剂 |
| 2.2 实验仪器与设备 |
| 2.3 实验与表征 |
| 2.3.1 物相表征 |
| 2.3.2 电化学测试 |
| 2.3.3 理论计算 |
| 第三章 泡沫镍支撑硫化镍多相界面结构设计及电解水催化特性调控 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 试剂以及前驱体准备 |
| 3.2.2 Ni S/Ni S_2独立电极制备 |
| 3.2.3 Ni_3S_2独立电极制备 |
| 3.2.4 结构表征方法 |
| 3.2.5 电化学测量 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 结构表征 |
| 3.3.2 电化学测量 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 Ni_3S_2纳米颗粒@三维石墨烯纳米片自支撑电极设计及电解水催化特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验 |
| 4.2.1 材料 |
| 4.2.2 合成材料 |
| 4.2.3 材料表征 |
| 4.2.4 电化学测量 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 结构表征 |
| 4.3.2 电化学性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 Ni_3S_2纳米线@氮掺杂石墨烯纳米管自支撑电极设计及电解水催化特性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验 |
| 5.2.1 样品制备 |
| 5.2.2 结构表征 |
| 5.2.3 电化学测量 |
| 5.2.4 第一原理计算 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 氮掺杂Ni_3S_2纳米立方体@氮掺杂石墨烯自支撑电极设计及电解水催化特性研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验 |
| 6.2.1 试剂以及前驱体准备 |
| 6.2.2 N-Ni_3S_2@NG独立电极制备 |
| 6.2.3 结构表征方法 |
| 6.2.4 电化学测量 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 结构表征 |
| 6.3.2 电化学分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 获奖(项目)情况以及研究成果 |
（3）面向区域建筑的超导综合能源系统构架与本质安全化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究现状及分析 |
| 1.3 区域建筑供能安全事故分析 |
| 1.4 超导综合能源系统研究思路 |
| 1.5 本文主要研究内容及技术路线 |
| 2 超导综合能源系统构架与系统本质安全化方法 |
| 2.1 综合能源系统基本原理 |
| 2.2 超导综合能源系统构架 |
| 2.3 系统本质安全化方法 |
| 3 跨区域建筑的超导能源输运系统设计及安全运行评估 |
| 3.1 超导能源输运系统概念构架与基本原理 |
| 3.2 超导能源管道建模分析 |
| 3.3 GW级超导能源管道结构设计与安全运行评估 |
| 3.4 系统本质安全化研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 面向数据中心的冷电联供超导综合能源系统构架与分析 |
| 4.1 技术背景 |
| 4.2 系统概念构架与基本原理 |
| 4.3 超导斩波供电系统设计及建模分析 |
| 4.4 液氮潜热供冷系统设计及建模分析 |
| 4.5 超导冷电联供装置样机集成 |
| 4.6 系统能耗与效益评估 |
| 4.7 系统本质安全化研究 |
| 4.8 本章小结 |
| 5 面向医院建筑的冷热电气四联供超导综合能源系统构架与分析 |
| 5.1 技术背景 |
| 5.2 系统概念构架 |
| 5.3 系统基本原理 |
| 5.4 系统冷热电气四联供建模 |
| 5.5 系统负荷能耗案例分析 |
| 5.6 系统能耗与效益评估 |
| 5.7 系统本质安全化研究 |
| 5.8 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新性 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在校期间的科研成果 |
（4）能源转型背景下新能源制氢市场推广的关键问题研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及研究意义 |
| 1.1.1 选题背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 新能源制氢市场推广的关键问题 |
| 1.2.1 兼顾低成本和低碳排放的制氢方案问题 |
| 1.2.2 综合能源系统中作为储能的经济性问题 |
| 1.2.3 需求响应中多主体合作运行问题 |
| 1.2.4 推广过程中政策支持的问题 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 新能源制氢市场推广的影响因素研究 |
| 1.3.2 新能源制氢评价的研究动态 |
| 1.3.3 新能源制氢综合利用的研究动态 |
| 1.3.4 绿色证书交易机制研究动态 |
| 1.3.5 总体评述 |
| 1.4 主要研究内容及技术路线 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 研究技术路线 |
| 1.5 主要创新点 |
| 第2章 相关概念界定及基础理论 |
| 2.1 相关概念界定 |
| 2.1.1 新能源制氢的概念界定 |
| 2.1.2 其他相关概念界定 |
| 2.2 基础理论介绍 |
| 2.2.1 新能源制氢的评价理论 |
| 2.2.2 能源系统规划理论 |
| 2.2.3 合作博弈理论 |
| 2.2.4 绿色证书交易机制理论 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 “综合制氢”对新能源制氢推广的影响研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 “综合制氢”方案原理 |
| 3.2.1 化石燃料制氢技术 |
| 3.2.2 新能源制氢技术 |
| 3.2.3 “综合制氢”方案 |
| 3.3 制氢方案的效率评价模型 |
| 3.3.1 考虑非期望产出的效率评价模型 |
| 3.3.2 效率指标构建和数据来源 |
| 3.4 制氢方案的效率评价结果 |
| 3.4.1 化石能源制氢与新能源制氢的效率对比分析 |
| 3.4.2 “综合制氢”对新能源制氢效率的提升分析 |
| 3.5 “综合制氢”的区位推广潜力分析 |
| 3.5.1 区位推广潜力评价模型 |
| 3.5.2 区位发展潜力评价指标体系构建 |
| 3.5.3 区位发展潜力评价结果 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 新能源制氢在综合能源系统中推广的经济性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 新能源制氢在综合能源系统中的作用 |
| 4.2.1 综合能源系统的基本框架 |
| 4.2.2 新能源制氢作为储能的原理 |
| 4.2.3 电-储供能系统 |
| 4.2.4 电-热互补系统 |
| 4.3 综合能源系统规划的成本收益模型构建 |
| 4.3.1 能源管理策略 |
| 4.3.2 规划成本收益目标函数 |
| 4.3.3 模型约束条件设定 |
| 4.3.4 基于鸡群优化算法的模型求解框架 |
| 4.4 算例分析 |
| 4.4.1 电-储供能情景下新能源制氢的经济性对比分析 |
| 4.4.2 电-热互补情景下新能源制氢的经济性对比分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 考虑需求响应的新能源制氢多主体的合作运行研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于需求响应的合作运行原理 |
| 5.2.1 新能源消纳中需求响应的作用与原理 |
| 5.2.2 新能源制氢参与需求响应的合作运行原理 |
| 5.3 合作运行情景的构建 |
| 5.3.1 新能源制氢中各主体合作运行的优化模型 |
| 5.3.2 相关的考虑及假设 |
| 5.4 基于合作博弈论的收益分配模型 |
| 5.5 算例分析 |
| 5.5.1 基本数据 |
| 5.5.2 结果分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 绿色氢能证书交易机制研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 绿色氢能的定义与识别 |
| 6.3 绿色氢能证书交易机制模型 |
| 6.3.1 问题描述 |
| 6.3.2 绿色氢能证书交易机制模型构建 |
| 6.3.3 基于收益共享的绿色氢能证书交易模型构建 |
| 6.3.4 模型求解 |
| 6.4 案例分析 |
| 6.4.1 参数设置 |
| 6.4.2 优化结果分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 研究成果与结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 攻读博士学位期间参加的科研项目 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（5）高效过渡金属磷化物电催化剂的设计、合成及应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 章绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 电催化水解概述 |
| 1.2.1 电解水发展史 |
| 1.2.2 电解水的原理 |
| 1.2.3 析氢反应 |
| 1.2.4 阳极析氧反应 |
| 1.2.5 催化剂的活性表征 |
| 1.2.5.1 催化剂的测试体系 |
| 1.2.5.2 催化剂的整体活性 |
| 1.2.5.3 Tafel斜率和交换电流密度 |
| 1.2.5.4 转换频率 |
| 1.2.5.5 稳定性 |
| 1.2.5.6 法拉第效率 |
| 1.2.5.7 电化学活性面积 |
| 1.2.5.8 电荷传输电阻 |
| 1.3 过渡金属磷化物电催化水解的应用 |
| 1.3.1 过渡金属磷化物 |
| 1.3.2 过渡金属磷化物的制备方法 |
| 1.3.3 过渡金属磷化物的电催化性能 |
| 1.3.4 过渡金属磷化物电催化性能的调控方法 |
| 1.3.4.1 杂原子掺杂 |
| 1.3.4.2 空位缺陷工程 |
| 1.3.4.3 异质结构构建 |
| 1.3.4.4 晶相调控 |
| 1.3.4.5 磷化物/碳杂化体系构建 |
| 1.3.4.6 高活性晶面暴露 |
| 1.4 本论文的选题依据和研究内容 |
| 1.5 本文的创新点 |
| 2 实验部分 |
| 2.1 实验试剂和仪器 |
| 2.1.1 实验试剂 |
| 2.1.2 实验设备 |
| 2.2 材料的制备和合成方法 |
| 2.2.1 水热法 |
| 2.2.2 固相反应法 |
| 2.2.3 热分解还原法 |
| 2.3 物理化学表征方法 |
| 2.3.1 X射线光电子能谱仪 |
| 2.3.2 X射线衍射仪 |
| 2.3.3 扫描电子显微镜和能量色散X射线光谱仪 |
| 2.3.4 透射电子显微镜 |
| 2.3.5 傅里叶变换红外光谱 |
| 2.4 电化学性能表征方法 |
| 2.4.1 极化曲线测试 |
| 2.4.2 循环伏安测试 |
| 2.4.3 计时电流测试 |
| 2.4.4 电化学交流阻抗测试 |
| 2.5 理论计算表征方法与技术 |
| 2.5.1 第一性原理计算简介 |
| 2.5.2 态密度和氢吸附能量势垒的计算 |
| 2.6 小结 |
| 3 WP_2/NF纳米线阵列的制备及其作为全解水催化电极的应用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 WP_2 NW/NF的制备 |
| 3.2.2 催化剂材料的物理和化学性能表征 |
| 3.2.3 催化剂的电化学性能测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 催化剂材料的形貌、组成和结构分析 |
| 3.3.2 三维纳米结构WP_2 NW/NF催化剂的电化学性能 |
| 3.3.2.1 三维纳米结构WP_2 NW/NF催化剂的析氢性能 |
| 3.3.2.2 三维纳米结构WP_2 NW/NF催化剂的析氧性能 |
| 3.3.2.3 三维纳米结构WP_2 NW/NF催化剂的全解水性能 |
| 3.3.3 理论计算结果与分析 |
| 3.4 小结 |
| 4 PANI/Ni_2P-NF阵列催化剂制备及其作为析氢电极的应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 催化剂的制备 |
| 4.2.2 材料的表征 |
| 4.2.3 催化剂的电化学测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 催化剂的形貌、结构和组成分析 |
| 4.3.2 催化剂的析氢性能 |
| 4.3.3 研究不同金属和苯胺浓度对催化剂的析氢性能影响 |
| 4.3.4 研究不同时间对催化剂的析氢性能影响 |
| 4.4 小结 |
| 5 三维针织状PANI/CoNiP-NF阵列催化剂制备及其作为析氢电极的应用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 催化剂材料的制备 |
| 5.2.2 催化剂的表征 |
| 5.2.3 质子吸附 |
| 5.2.4 催化剂的电化学测试 |
| 5.2.5 理论计算 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 制备催化剂材料的形貌、结构和组成分析 |
| 5.3.2 催化剂电化学性能 |
| 5.4 理论计算结果与分析 |
| 5.5 小结 |
| 6 氮掺杂磷化钴阵列电极制备及其作为全解水电极的应用 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 材料的制备 |
| 6.2.2 催化剂电化学性能测试 |
| 6.2.3 材料的表征方法 |
| 6.2.4 催化剂质子吸附实验 |
| 6.2.5 理论计算 |
| 6.3 实验结果和讨论 |
| 6.3.1 催化剂材料的结构、形貌分析 |
| 6.3.2 催化剂材料电化学性能 |
| 6.3.2.1 催化剂材料在酸性溶液中析氢电化学性能 |
| 6.3.2.2 催化剂材料在碱性溶液中析氢电化学性能 |
| 6.3.2.3 催化剂材料在碱性溶液中析氧电化学性能 |
| 6.3.2.4 催化剂材料的全解水电化学性能 |
| 6.4 理论计算结果与分析 |
| 6.5 小结 |
| 7 一步法绿色合成Ni_2P@N,P-C催化剂及其电催化性能研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 实验部分 |
| 7.2.1 实验材料的制备 |
| 7.2.2 实验材料的表征 |
| 7.2.3 催化剂电化学性能测试 |
| 7.3 结果与讨论 |
| 7.3.1 催化剂材料的形貌、结构表征 |
| 7.3.2 催化剂的电化学性能 |
| 7.3.2.1 催化剂的析氢电化学性能 |
| 7.3.2.2 催化剂材料的析氧电化学性能 |
| 7.3.2.3 催化剂材料的全解水电化学性能 |
| 7.4 小结 |
| 8 总结与展望 |
| 8.1 总结 |
| 8.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 研究成果及发表的学术论文 |
（6）基于氧空位的光热协同水分解制氢机理研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩写表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 太阳能特征及利用方式 |
| 1.2.1 太阳能基本特征 |
| 1.2.2 太阳能的光利用 |
| 1.2.3 太阳能热利用方式 |
| 1.2.4 太阳能分级分质利用 |
| 1.3 太阳能化学方式制氢 |
| 1.3.1 太阳能燃料 |
| 1.3.2 光催化水分解制氢 |
| 1.3.3 热化学水分解制氢 |
| 1.3.4 光热协同反应方式 |
| 1.4 氧缺陷 |
| 1.4.1 缺陷的定义 |
| 1.4.2 缺陷的引入及作用 |
| 1.4.3 基于氧缺陷的光热协同水分解制氢方法 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 参考文献 |
| 第2章 实验系统及各种表征设备 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 材料制备 |
| 2.2.1 化学试剂 |
| 2.2.2 实验仪器 |
| 2.3 结构特征分析设备 |
| 2.3.1 高分辨透射电子显微镜 |
| 2.3.2 X射线衍射分析仪 |
| 2.4 元素组成分析设备 |
| 2.4.1 电子顺磁共振波谱仪 |
| 2.4.2 电感耦合等离子体原子发射光谱仪 |
| 2.4.3 同步辐射光源 |
| 2.5 光热协同材料光学性能分析设备 |
| 2.5.1 紫外-可见光分光漫反射光谱仪 |
| 2.5.2 固体光致发光光谱 |
| 2.6 光热协同反应水分解制氢系统 |
| 2.6.1 自制实验反应系统 |
| 2.6.2 光热协同水分解实验流程 |
| 2.7 电化学实验分析设备 |
| 2.7.1 三电极电化学测试系统 |
| 2.7.2 瞬态光电流响应测试 |
| 2.7.3 电化学阻抗谱测试 |
| 2.7.4 Mott-Schottky曲线测试 |
| 2.8 水分解制氢反应机理分析设备 |
| 2.8.1 X射线光电子能谱仪 |
| 2.8.2 气相色谱-质谱联用分析仪 |
| 2.8.3 原位漫反射傅里叶变换红外光谱 |
| 2.9 理论计算分析方法 |
| 2.9.1 密度泛函理论 |
| 2.9.2 理论计算软件 |
| 2.9.3 初始计算模型 |
| 2.10 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第3章 基于TiO_2的光热协同水分解制氢机理 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 本章材料制备 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 TiO2 材料特征 |
| 3.3.2 TiO2 光学特征 |
| 3.3.3 TiO_2光热协同制氢反应机理及效果 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 多种纳米结构TiO_2的氧空位形成能力差异 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 研究思路 |
| 4.2.1 基于纳米结构设计的材料优化手段 |
| 4.2.2 基于铁金属掺杂的材料改性手段 |
| 4.3 本章材料制备方法及理论计算模型 |
| 4.3.1 不同纳米结构TiO_2材料制备方法 |
| 4.3.2 水分解反应路径理论计算模型 |
| 4.4 结果与讨论 |
| 4.4.1 TiO_2光热协同半导体材料的形貌表征 |
| 4.4.2 TiO_2光热协同材料的水分解产氢性能 |
| 4.4.3 TiO_2光热协同材料的氧空位形成能力表征 |
| 4.4.4 不同Fe掺杂质量分数的纳米颗粒TiO_2光热协同水分解制氢效果 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 多种元素掺杂TiO_2的氧空位反应能力差异 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 研究思路 |
| 5.2.1 元素掺杂改性半导体材料 |
| 5.2.2 水分解反应的理论研究 |
| 5.3 本章材料制备方法与理论计算模型 |
| 5.3.1 本章实验材料制备方法 |
| 5.3.2 水分解反应路径理论计算模型 |
| 5.4 结果与讨论 |
| 5.4.1 光热协同材料M-TiO_2的结构表征 |
| 5.4.2 光热协同分解水制氢的光反应强化 |
| 5.4.3 光热协同材料M-TiO_2的水分解制氢实验 |
| 5.4.4 光热协同分解水制氢的热反应强化 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第6章 基于缺陷锚定的镍基负载耦合光热增强机理 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 研究思路 |
| 6.2.1 基于缺陷的材料修饰工程 |
| 6.2.2 镍基金属负载改性 |
| 6.3 本章材料制备方法与理论计算模型 |
| 6.3.1 本章光热协同实验材料制备方法 |
| 6.3.2 水分解反应路径理论计算模型 |
| 6.4 结果与讨论 |
| 6.4.1 NCT材料特性 |
| 6.4.2 NCT材料的光热协同制氢效果 |
| 6.4.3 NCT材料的优化特征研究 |
| 6.4.4 基于Ni负载改性的三次增强型光热协同反应机理 |
| 6.4.5 原位漫反射傅里叶变换红外光谱 |
| 6.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第7章 本文总结及展望 |
| 7.1 本文总结 |
| 7.2 创新之处 |
| 7.3 未来展望 |
| 作者简历 |
（7）磷化铜基纳米材料的设计合成及电解水性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 电解水的发展历史和反应原理概述 |
| 1.2.1 电解水行业的发展历史 |
| 1.2.2 电解水反应原理 |
| 1.3 电解水催化剂的发展概况 |
| 1.3.1 贵金属催化剂 |
| 1.3.2 非贵金属催化剂 |
| 1.3.3 非金属电解水催化剂 |
| 1.4 催化剂的发展趋势 |
| 1.5 本论文的研究意义、选题思路和主要内容 |
| 1.5.1 研究意义 |
| 1.5.2 选题思路和主要内容 |
| 第二章 材料、仪器与表征 |
| 2.1 实验材料和试剂 |
| 2.2 实验所用设备和仪器 |
| 2.3 材料的物理表征 |
| 2.3.1 X-射线衍射(XRD)表征 |
| 2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)表征 |
| 2.3.3 透射电子显微镜(TEM)和能量弥散X射线谱(EDS)表征 |
| 2.3.4 X-射线光电子能谱(XPS)表征 |
| 2.3.5 N_2等温吸脱附曲线测试 |
| 2.4 材料电解水反应中的电化学表征 |
| 2.4.1 HER,OER和全水解的极化曲线测试 |
| 2.4.2 Tafel斜率的计算 |
| 2.4.3 交流阻抗谱(EIS)测试 |
| 2.4.4 催化剂稳定性测试 |
| 2.4.5 法拉第效率(FE%)测试 |
| 2.4.6 电化学活性面积(ECSA)测试 |
| 2.4.7 转换频率(TOF)的测试 |
| 第三章 N,P-共掺杂碳包覆的Cu_3P纳米片的制备及其在各pH值电解液中的析氢性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 XRD,BET结果与讨论 |
| 3.3.2 SEM,AFM和 TEM分析 |
| 3.3.3 Cu_3P@NPC-CF的 HER催化性能 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 Cu_3P-Cu_2O Janus纳米颗粒/多孔碳双功能催化剂的制备及性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 催化剂的合成 |
| 4.2.2 催化电极的制备 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 XRD,SEM,TEM的表征和分析 |
| 4.3.2 BET,XPS的表征及分析 |
| 4.3.3 HER电化学表征及分析 |
| 4.3.4 各催化剂在HER反应中的密度泛函理论(DFT)计算 |
| 4.3.5 OER电化学表征及分析 |
| 4.3.6 全解水的电化学表征及分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间的学术成果 |
（8）自支撑过渡金属硼化物电极的制备及其催化性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1 章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 NaBH_4水解制氢 |
| 1.2.1 水解制氢原理 |
| 1.2.2 水解制氢催化剂研究进展 |
| 1.3 电催化水分解 |
| 1.3.1 电解水原理 |
| 1.3.2 电催化析氢反应机理 |
| 1.3.3 电催化析氧反应机理 |
| 1.3.4 电催化剂活性评估参数 |
| 1.4 催化剂研究进展 |
| 1.4.1 析氢催化剂研究进展 |
| 1.4.2 析氧催化剂研究进展 |
| 1.4.3 双功能催化剂研究进展 |
| 1.5 自支撑型催化剂研究进展 |
| 1.5.1 自支撑过渡金属电极的优势 |
| 1.5.2 自支撑过渡金属电极的制备工艺 |
| 1.6 过渡金属硼化物在电催化中的优化策略 |
| 1.6.1 结构优化 |
| 1.6.2 负载活性相 |
| 1.6.3 异质结构 |
| 1.7 密度泛函理论研究进展 |
| 1.7.1 密度泛函理论概述 |
| 1.7.2 密度泛函理论在电催化领域的应用 |
| 1.8 本论文的研究意义和研究内容 |
| 1.8.1 研究意义 |
| 1.8.2 研究内容 |
| 第2 章 实验方法 |
| 2.1 研究方案和技术路线 |
| 2.2 实验用品和仪器 |
| 2.2.1 实验用品 |
| 2.2.2 实验仪器 |
| 2.2.3 自支撑电极材料的分析与表征 |
| 2.2.4 自支撑电极材料的电化学性能测试 |
| 2.2.5 自支撑电极材料水解NaBH_4制氢性能测试 |
| 2.2.6 自支撑催化电极材料的密度泛函理论计算 |
| 第3章 多孔FeNiB/FeNi泡沫电极的制备及析氧性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方案 |
| 3.2.1 实验试剂 |
| 3.2.2 制备工艺 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 多孔FeNiB/FeNi泡沫电极的表征 |
| 3.3.2 多孔FeNiB/FeNi泡沫电极的析氧性能研究 |
| 3.3.3 多孔FeNiB/FeNi泡沫电极的密度泛函理论计算 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 多孔CoNiB泡沫电极的制备及电解水性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方案 |
| 4.2.1 实验试剂 |
| 4.2.2 制备工艺 |
| 4.3 实验结果与讨论 |
| 4.3.1 多孔CoNiB泡沫电极的表征 |
| 4.3.2 多孔CoNiB泡沫电极的析氧性能研究 |
| 4.3.3 阳极多孔CoNiB泡沫电极的密度泛函理论计算 |
| 4.3.4 泡沫电极的电解水性能研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 富B、O缺陷Co_3O_4纳米结构的电解水和水解硼氢化钠制氢性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方案 |
| 5.2.1 实验试剂 |
| 5.2.2 制备工艺 |
| 5.3 实验结果与讨论 |
| 5.3.1 V_OB-Co_3O_4/NF泡沫电极的表征 |
| 5.3.2 V_OB-Co_3O_4/NF泡沫电极的析氧、析氢和全水解性能研究 |
| 5.3.3 V_OB-Co_3O_4电催化剂的密度泛函理论计算 |
| 5.3.4 V_OB-Co_3O_4/NF泡沫电极的水解碱性NaBH_4脱氢性能研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 电沉积Co-Ni-B-O的全水解性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验方案 |
| 6.2.1 实验试剂 |
| 6.2.2 制备工艺 |
| 6.3 实验结果与讨论 |
| 6.3.1 电沉积Co-Ni-B-O/NF材料的析氢性能研究 |
| 6.3.2 电沉积Co-Ni-B-O/NF材料的析氧性能和全水解研究 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 过渡金属硼化物的析氢催化活性理论研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 计算结果与讨论 |
| 7.2.1 多金属硼化物 |
| 7.2.2 单硼化物 |
| 7.2.3 二硼化物 |
| 7.3 本章小结 |
| 第8章 结论、创新点与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（9）氢气归来：富氢天然气的利用前景（论文提纲范文）
| 氢气重新进入住宅 |
| 氢气利用的意义 |
| 氢气的使用方式 |
| 氢能利用政策 |
（10）中国氢能产业高质量发展前景（论文提纲范文）
| 1 交通领域 |
| 1.1 氢能政策密集出台，重点在于交通领域 |
| 1.2 氢能重大项目集中启动，井喷态势明显 |
| 1.3 轨道交通是未来氢能产业发展的热点领域 |
| 2 氢能冶金 |
| 2.1 冶金行业面临巨大减排压力 |
| 2.2 氢能冶金的主要技术与项目 |
| 2.3 氢能冶金为中国钢铁行业低碳转型提供支撑 |
| 3 绿氢煤化工 |
| 3.1 氢能为煤化工产业提供了新的发展方向 |
| 3.2 示范项目 |
| 4 氢能商品化 |
| 4.1 绿氢出口潜力巨大 |
| 4.2 民用液氢是重点领域 |
| 5 国际合作 |
| 5.1 氢能全球化 |
| 5.2 中国机遇 |
| 6 未来发展政策建议 |
| 6.1 以国家战略为指导，强化氢能产业发展顶层设计 |
| 6.2 政府管理与市场机制相结合，强化氢能的能源属性，形成促进氢能产业发展的制度体系和实施机制 |
| 6.3 以创新驱动，走新型氢能产业高品质发展道路 |
| 6.4 全面统筹，以发展氢能产业为重要抓手，打造国内经济发展与国际应对气候变化协同共赢的局面 |
| 6.5 加强国际合作，引领全球氢能产业共同发展，建设人类命运共同体 |
| 7 结论 |
四、我省第一台电解水制氢设备试验成功（论文参考文献）
- [1]垂直取向石墨烯边缘能质传递强化机理及能源应用[D]. 徐晨轩. 浙江大学, 2021(01)
- [2]过渡金属硫化物/纳米碳界面结构设计及电解水催化特性调控[D]. 李泊林. 广西大学, 2021
- [3]面向区域建筑的超导综合能源系统构架与本质安全化研究[D]. 陈宇. 四川师范大学, 2021(12)
- [4]能源转型背景下新能源制氢市场推广的关键问题研究[D]. 刘诗剑. 华北电力大学(北京), 2021(01)
- [5]高效过渡金属磷化物电催化剂的设计、合成及应用[D]. 孟方友. 陕西科技大学, 2021(01)
- [6]基于氧空位的光热协同水分解制氢机理研究[D]. 吴启亮. 浙江大学, 2021(01)
- [7]磷化铜基纳米材料的设计合成及电解水性能研究[D]. 蒋恩俊. 广西大学, 2021(12)
- [8]自支撑过渡金属硼化物电极的制备及其催化性能研究[D]. 原荷峰. 太原理工大学, 2020(01)
- [9]氢气归来：富氢天然气的利用前景[J]. 黄逊青. 电器, 2020(09)
- [10]中国氢能产业高质量发展前景[J]. 孟翔宇,顾阿伦,邬新国,周剑,刘滨,毛宗强. 科技导报, 2020(14)