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氫作為二次可再生的清潔能源受到全世界的普遍關(guān)注。2019年我國首次將氫能源寫入《政府工作報(bào)告》，預(yù)計(jì)2022年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1.8萬億人民幣。目前氫氣主要有兩個(gè)來源：化石能源重整和水電解。其中，化石能源重整制氫是最主要的來源，占比約97%，成本低廉但二氧化碳排放居高不下。電解水制氫立足于未來碳減排，被各界寄予厚望，但電力成本居高不下，且目前其實(shí)際碳排放（約36千克）甚至高于煤制氫（約20千克）的碳排放。利用可再生能源實(shí)現(xiàn)低成本、低排放制氫是未來發(fā)展主要目標(biāo)。 本項(xiàng)目通過半導(dǎo)體多級(jí)納米結(jié)構(gòu)的有序組裝，不僅減少光電極對(duì)太陽光的反射、拓寬了光電極對(duì)太陽光譜的吸收范圍；同時(shí)通過對(duì)材料結(jié)構(gòu)及成分的調(diào)控實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體能帶的有效裁減，促進(jìn)光生載流子的分離，以及表面電化學(xué)氧化還原反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。進(jìn)一步通過表面修飾顯著提升光電極的工作壽命。本項(xiàng)目通過精確調(diào)控、系統(tǒng)優(yōu)化與多功能協(xié)效，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了無外加偏壓下完全通過太陽能高效分解水制氫，其中太陽能光轉(zhuǎn)化氫效率高達(dá)10%。

成果與項(xiàng)目的背景及主要用途： 高溫煤焦油是煤焦化過程中得到的一種黑色或黑褐色粘稠狀液體，其組分非 常復(fù)雜，估計(jì)上萬種，已被鑒定五百多種，并且高溫煤焦油是很多稠環(huán)化合物和 含氧、氮及硫的雜環(huán)化合物的重要來源。目前，煤焦油很大一部分作為燃料油直 接燃燒，這樣既是對(duì)資源的極大浪費(fèi)，又會(huì)造成環(huán)境的污染。 高溫煤焦油餾分較寬，同時(shí)加氫需要按最苛刻的反應(yīng)條件設(shè)計(jì)，而按餾分加 氫可根據(jù)原料中各餾分含量設(shè)計(jì)反應(yīng)條件，這樣既降低設(shè)備的及節(jié)省催化劑投資， 又能降低過程的能耗。 各餾分經(jīng)過加工可得到萘、α-甲基萘、β-甲基萘、喹啉、異喹啉、吲哚、聯(lián) 苯、苊、芴、蒽、咔唑、芘等多種產(chǎn)品，這些產(chǎn)品都是重要原料，用途廣泛。 技術(shù)原理與流程簡(jiǎn)介： （1）化學(xué)品提取：綜合精餾、結(jié)晶、萃取等分離方法可得到符合下游廠家 要求的萘、α-甲基萘、β-甲基萘、喹啉、異喹啉、吲哚、聯(lián)苯、苊、芴、蒽、咔 唑、芘等多種產(chǎn)品； （2）剩余餾分加氫精制制備清潔燃料：提取化學(xué)品后剩余煤焦油的利用價(jià) 值較低，可通過加氫精制過程，進(jìn)行芳烴飽和、脫硫、脫氮，得到產(chǎn)品硫氮含量 符合國家標(biāo)準(zhǔn)的清潔燃料； （3）通過利用加氫過程的放熱，優(yōu)化工藝過程，實(shí)現(xiàn)能量的合理利用。 技術(shù)水平及專利與獲獎(jiǎng)情況： 在煤焦油加工方面，天津大學(xué)具有工業(yè)萘加工，洗油加工，蒽油加工的工業(yè) 化經(jīng)驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上開發(fā)的高溫煤焦油餾分加氫制清潔燃料油技術(shù)處于國內(nèi)領(lǐng)先 30天津大學(xué)科技成果選編 水平，該技術(shù)成套工藝包的開發(fā)正在進(jìn)行之中。 應(yīng)用前景分析以及效益預(yù)測(cè)： 根據(jù)當(dāng)前國家產(chǎn)業(yè)政策，發(fā)展新型煤化工生產(chǎn)潔凈能源和可替代石油化工產(chǎn) 品必將成為國內(nèi)未來發(fā)展的主流方向。煤焦油寬餾分油中含有多種高附加值的化 工產(chǎn)品，在加氫之前首先加工提取這些化工產(chǎn)品，再對(duì)剩余的油品進(jìn)行加氫，既 不影響加氫原料油的質(zhì)量，又能進(jìn)一步提高焦油加工的效益。 應(yīng)用領(lǐng)域：高溫煤焦油深加工領(lǐng)域 技術(shù)轉(zhuǎn)化條件（包括：原料、設(shè)備、廠房面積的要求及投資規(guī)模）： 有穩(wěn)定的煤焦油來源；廉價(jià)的氫氣來源； 合作方式及條件：雙方共同協(xié)商

高溫煤焦油是煤焦化過程中得到的一種黑色或黑褐色粘稠狀液體，其組分非常復(fù)雜，估計(jì)上萬種，已被鑒定五百多種，并且高溫煤焦油是很多稠環(huán)化合物和含氧、氮及硫的雜環(huán)化合物的重要來源。目前，煤焦油很大一部分作為燃料油直接燃燒，這樣既是對(duì)資源的極大浪費(fèi)，又會(huì)造成環(huán)境的污染。高溫煤焦油餾分較寬，同時(shí)加氫需要按最苛刻的反應(yīng)條件設(shè)計(jì)，而按餾分加氫可根據(jù)原料中各餾分含量設(shè)計(jì)反應(yīng)條件，這樣既降低設(shè)備的及節(jié)省催化劑投資，又能降低過程的能耗。各餾分經(jīng)過加工可得到萘、α-甲基萘、β-甲基萘、喹啉、異喹啉、吲哚、聯(lián)苯、苊、芴、蒽、咔唑、芘等多種產(chǎn)品，這些產(chǎn)品都是重要原料，用途廣泛。

其他成果/n本發(fā)明公開了一種LNG-柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣重整裝置，包括外殼、中心隔板、兩個(gè)端蓋和兩塊螺旋板。所述兩個(gè)端蓋可拆卸地連接在所述外殼的兩端，所述端蓋與外殼之間設(shè)置有密封墊片。所述兩個(gè)端蓋的中心設(shè)置有中心換熱管口和中心重整管口。所述兩塊螺旋板位于螺旋中心的一邊分別固定在中心隔板的兩側(cè)，且同向環(huán)繞后形成螺旋形的換熱通道和重整通道，所述重整通道的壁面上設(shè)置有催化劑層。所述換熱通道、重整通道在螺旋中心處分別與中心換熱管口、中心重整管口相連；所述換熱通道、重整通道在其最外側(cè)縮小形成的管狀接口上分別設(shè)置有外側(cè)換熱管口、外側(cè)重整管口。該裝置占用空間小、催化效果好，有效提高了燃料利用率。

針對(duì)水和甲醇液相制氫反應(yīng)的特點(diǎn)，采用 鉑-碳化鉬雙功能催化劑 （其中鉑以原子水平分散于立方相碳化鉬納米顆粒表面），在 低溫下（150~190 ℃）無需強(qiáng)堿即可實(shí)現(xiàn)對(duì)水和甲醇的高效活化和催化重整 。在190 °C時(shí)，催化速率高達(dá)18,046 mol H2 /(mol Pt *h)，活性較傳統(tǒng)鉑基催化劑提升了兩個(gè)數(shù)量級(jí)。首先比較了立方相碳化鉬（α-MoC）和六方相碳化鉬（β-Mo 2 C）在載體碳化鉬中的不同比例對(duì)負(fù)載金屬鉑的結(jié)構(gòu)和甲醇水液相重整制氫活性的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)隨著載體中立方相結(jié)構(gòu)α-MoC比例的增長(zhǎng)，甲醇重整活性急劇增加，Pt負(fù)載于純?chǔ)?MoC上（Pt/α-MoC）表現(xiàn)出了最高的甲醇重整活性。利用X-射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜和單原子分辨率的球差校正電鏡對(duì)催化劑進(jìn)行系統(tǒng)研究表征，證明在2 wt% Pt/α-MoC催化劑上存在著高密度原子級(jí)分散的鉑。將Pt負(fù)載量降至0.2 wt%時(shí)，可實(shí)現(xiàn)所有負(fù)載金屬鉑呈原子級(jí)分散，極大提高了貴金屬鉑的原子利用率，TOF達(dá)到了18,046  mol H2 /(mol Pt *h) 。據(jù)估算，僅需含有6克金屬鉑的催化劑即可使產(chǎn)氫速率達(dá)到1 kg H2 /h，已基本達(dá)到商用車載燃料電池組的需求。而且，Pt/α-MoC具有較高的催化穩(wěn)定性，經(jīng)歷了11次模擬類真實(shí)情況的“啟動(dòng)-停止-啟動(dòng)”循環(huán)反應(yīng)仍維持原子級(jí)分散形貌和較高的催化活性。

本發(fā)明公開了一種基于空氣能和太陽能的海島制水裝置及方法，其包括空氣能熱泵組件、太陽能集熱板、四通閥和柵格密封板組件，空氣能熱泵組件和太陽能集熱板用以梯級(jí)加熱裝置內(nèi)的循環(huán)空氣，空氣能熱泵組件包括蒸發(fā)器、冷凝器和壓縮機(jī)，冷凝器與太陽能集熱板相連，太陽能集熱板與四通閥相連；四通閥連接有小型氣泵，小型氣泵與冷凝器相連；柵格密封板組件包括分別與四通閥相連的柵格密封板 A 和柵格密封板 B，柵格密封板 A 中盛有硫氰酸銨溶液，柵

變壓吸附制氧制氮技術(shù)是近來發(fā)展起來的高心技術(shù)。它利用取之不盡的空氣作原料，在有電能的條件下，可以源源不斷地制取氧氣和氮?dú)狻＞哂型顿Y少、成本低、規(guī)模靈活、自動(dòng)化程度高等顯著優(yōu)勢(shì)，可以廣泛用于冶金、化工、醫(yī)療、環(huán)保等廣大領(lǐng)域，市場(chǎng)前景極好。 變壓吸附制氧技術(shù)作為具有實(shí)用價(jià)值的技術(shù)概念，是70年代提出的。當(dāng)時(shí)開發(fā)這一技術(shù)是滿足對(duì)氧氣純度要求不高，用深冷裝置氣量偏小，而用低溫槽車運(yùn)輸氣量又不方便的這一類用戶的要求。國外真正進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用是80年代初期。我國在70年代末也開始研究，80年代末期進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用。經(jīng)過近30年的研究開發(fā)，進(jìn)入90年代后，變壓吸附裝置在降低能耗，降低投資、工藝流程簡(jiǎn)化、提高可靠性方面，都有了很大的進(jìn)步，使之成為成熟的高新技術(shù)。 北京科技大學(xué)熱能工程系長(zhǎng)期開展變壓吸附氣體分離技術(shù)研究，具有相當(dāng)?shù)难芯織l件和科研隊(duì)伍。開發(fā)的微型變壓吸附醫(yī)用制氧機(jī)已由國家計(jì)委中國高新投資集團(tuán)投資組織批量生產(chǎn)，形成了一定的市場(chǎng)分額。為國家西部開發(fā)重大工程——青鐵路藏的世界第一隧道——海拔高達(dá)5000米風(fēng)火山隧道，研制了世界上第一套5000米海拔地區(qū)制氧供氧系統(tǒng)。該系統(tǒng)為風(fēng)火山隧道工程的順利進(jìn)行提供了有利保障。

針對(duì)太赫茲高分辨雷達(dá)和通信系統(tǒng)應(yīng)用需求，研究了常溫固態(tài)太赫茲連續(xù)波發(fā)射和接收的總體方案和實(shí)現(xiàn)技術(shù)，研究了太赫茲平面肖特基勢(shì)壘二極管非線性模型的精確模型，提出了太赫茲高效倍頻電路和低損耗分諧波接收電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，掌握了太赫茲倍頻器和分諧波混頻器的優(yōu)化方法，解決了固態(tài)太赫茲關(guān)鍵技術(shù)的工藝難題，突破太赫茲連續(xù)波發(fā)射和接收的關(guān)鍵技術(shù)，打破國外技術(shù)封鎖，提高自主創(chuàng)新能力，形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，相關(guān)技術(shù)水平達(dá)到國際先進(jìn)，為我國太赫茲技術(shù)的發(fā)展和太赫茲系統(tǒng)的應(yīng)用奠定技術(shù)基礎(chǔ)，提供技術(shù)支撐。