文献
专栏执行主编寄语 双碳背景下电力行业绿色催化技术
汤常金;杨涛;<正>在全球气候治理与能源革命交织的时代背景下，电力行业正经历着前所未有的变革。作为碳排放的核心源头，电力系统能否实现绿色转型，关乎“双碳”目标的全局进程。传统电力生产模式中，污染物治理长期聚焦于末端减排的被动应对，而“双碳”目标的提出，则要求将温室气体转化纳入技术革新的核心框架，在破解环境负外部性的同时，探索碳资源的循环再生价值。
征稿启事“核能发电安全运行关键技术”专题
<正>在全球能源结构加速向低碳化、智能化转型的背景下,新型电力系统正面临高比例可再生能源接入、电网灵活性与稳定性协调、零碳基荷能源保障等多重挑战。核电作为稳定高效的清洁基荷能源,在构建安全可靠的新型电力系统中具有不可替代的战略价值。与此同时,可控核聚变技术近年来在磁约束、激光惯性约束等领域取得突破性进展,被视为解决人类终极能源问题的关键路径。为加速核能与新型电力系统的深度融合,推动聚变能源从实验室走向工程化应用,亟需学术界聚焦核电灵活性提升、多场景协同优化、聚变装置关键技术等方向展开深度探索。
专栏执行主编寄语 储能技术及其在电力系统发电侧的应用
曹瑞峰;陈奇成;陈龙祥;<正>随着“双碳”目标的推进，“加快规划建设新型能源体系”、“构建以新能源为主体的新型电力系统”已成为能源电力领域发展的主旋律。储能技术的蓬勃发展，使其逐步成为传统能源与新能源发展的核心支撑，成为构建新型电力系统的重要技术和基础装备。“新能源+储能”模式将是未来新型电力系统的基本构架。然而机遇与挑战并存，储能产业正处于技术突破向产业化转变的关键阶段。围绕储能技术的基础理论研究、关键技术研发、电站规划设计、成本效益分析、行业标准制定、运行政策导向等方面的瓶颈问题制定研发计划是当前新能源电力系统发展的重中之重。
异相凝并脱除燃煤烟气细颗粒态重金属的模拟研究
徐宪龙;马海波;王东旭;孙道荣;吴桐;刘静超;熊卓;张军营;赵永椿;【目的】煤燃烧过程释放各类重金属元素，极易富集在易逃逸细颗粒上，对环境造成严重威胁，通过在静电除尘器前烟道布置异相凝并系统，可有效吸附烟气中的重金属元素，使其从细颗粒态、气态转移到粗颗粒态，从而提升静电除尘器对这些元素的脱除效率。【方法】本文采取蒙特卡洛方法对凝并过程进行模拟，利用颗粒群平衡方程求解凝并吸附剂对颗粒态重金属的吸附过程，得到不同流量凝并吸附剂情况下吸附前后重金属As在颗粒物中分布规律。【结果】研究表明，在凝并后，1μm粒径以下细颗粒物上重金属含量不断减少，颗粒物和重金属在4.3～10μm之间出现峰值。随着凝并吸附剂流量的增加，细颗粒上重金属显著减少，而粗颗粒段峰值不断上升，通过计算确定，在凝并吸附剂含量达到8 ml/m~3时，颗粒物吸附效率高达89.51%，细颗粒态砷吸附效率达到92.33%。此外，停留时间以及凝并剂喷射量的增加均能增强凝并效果。【结论】本研究为燃煤电厂痕量元素控制技术的工程应用提供理论指导。
高温SCR脱硝研究进展：从催化剂到反应机理
王瑜;唐添发;周沁宇;许璐;汤常金;【目的】为应对燃气轮机、煤层气发电等行业烟气减排需求，急需开发高温（≥500℃）脱硝催化剂，以解决商用钒钛催化剂因高温烧结、氨氧化副反应加剧而带来的活性下降问题。【方法】系统综述了分子筛基和金属氧化物基两类高温催化剂，总结了催化剂制备方法与性能优化策略。结合文献报道，讨论了高温脱硝催化剂的NH3-SCR反应机理以及抗中毒作用机制，包括抗（水）热稳定性和抗硫/碱金属中毒。【结果】在分子筛基催化剂中，Fe/SSZ-13和Cu-SSZ-13表现出优异高温活性，主要归因于孤立金属位点与酸性位点的协同作用。对于氧化物基催化剂，WO_3-FeO_x和硫酸化CeO_2通过增强表面酸性、氧空位及抑制NH3氧化实现高效脱硝。抗中毒研究表明，ZrO_2掺杂可提升抗硫性能，而Ce掺杂能缓解碱金属中毒。【结论】分子筛基与氧化物基催化剂在高温脱硝领域展现出潜力，但需进一步优化抗失活机制。未来研究应聚焦高温微观失活机制解析、硫盐动态行为与碱金属捕获策略、多污染物协同控制及整体式催化剂的实际应用适配，推动高温脱硝技术的工业化应用。
脱硝催化剂再生废水特征与循环利用技术研究
杨建辉;李含;程茜;周梅;赵建新;徐光辉;俞润炜;目的】为了明确废催化剂再生废水排放和回用的有害金属离子含量指标，提出废水循环利用解决方案，本文对某燃煤电厂废脱硝催化剂再生过程中产生的超声废水和酸洗废水进行了研究。【方法】首先连续清洗废催化剂模块，对产生的超声废水和酸洗废水进行成分检测并分析废水的特点；其次采用浸渍方法模拟毒化新脱硝催化剂，研究废水中金属离子的累积规律和有害金属离子在催化剂表面的吸附规律，对毒化后催化剂表面吸附的金属离子含量与催化剂脱硝效率之间的对应关系进行研究。【结果】研究表明，连续清洗时，当清洗到25个催化剂模块后，清洗液中各金属离子含量在固液界面上达到吸附-溶解平衡；清洗到80个催化剂模块时，清洗液的清洗效果明显变差，废液会对化学中毒程度小的催化剂造成污染；废液中Fe离子浓度大于1.0%以上时，催化剂的脱硝效率降低到50%左右，几乎不再发生变化；溶液中Cr离子浓度从1.0%增加到3.0%时，催化剂的脱硝效率逐渐增加后趋于稳定。【结论】因此，再生废水中Fe、Cr元素对催化剂脱硝效率的影响几乎可以忽略不计。当K、Na、Ca、Pb、Hg、As浓度分别达到0.700%、0.500%～0.600%、0.100%、0.045%、0.400%～0.500%和0.020%时，需要及时对超声废水与酸洗废水进行脱盐或其他处理，以保证催化剂再生清洗活化效果。
新型有机脂肪酸复合相变储能材料及应用前景
倪明龙;乐小龙;陈振乾;王磊;施娟;刘明涛;盛帮明;李晓琪;李志远;【目的】针对热电联产系统在峰值负荷或极端环境下应急冷却需求激增、传统水蓄冷技术储能密度低以及有机相变材料热导率不足等问题，本研究旨在开发一种兼具适宜相变温度、高潜热与高热导率的复合相变材料（composite phase change material,CPCM），以提升系统热管理效率与能量利用率。【方法】本文以正辛酸（octanoic acid,OA）与月桂酸（lauric acid,LA）为基材，基于Schrader方程理论计算二元共晶配比，结合步冷曲线法、差示扫描量热法及熔融-凝固循环实验，筛选适用于5~8℃温域的共晶基液；进一步利用膨胀石墨（expanded graphite,EG）的多孔结构吸附特性制备OA-LA/EG复合材料，系统分析其相变温度、潜热、热导率及循环稳定性。【结果】研究表明，OA-LA质量比80:20的共晶基液相变温度为5.4℃，潜热为158.8 J/g；添加12 wt%EG后，复合材料的相变温度稳定于5.2℃，潜热为145.8 J/g，热导率提升至2.23 W/（m·K），较纯OA-LA提高约6倍，并显著抑制了过冷现象（过冷度≤0.2℃）。经1 000次循环后，潜热衰减率仅为13.2%，表现出优异的循环稳定性。【结论】OALA/EG复合材料凭借其适配的相变温度、高储能密度与快速热响应特性，为热电联产系统提供了高效的应急冷源解决方案，对提升系统运行稳定性与能源综合利用效率具有重要应用价值。
双碳背景下电还原二氧化碳制甲酸用Bi基催化剂的研究与展望
曹元波;杨涛;陈兵;张虹;杨丽明;周冰;郑彦会;侯新梅;【目的】为提高火电行业排放的CO_2电催化还原制甲酸（HCOOH）的效率，降低CO_2在大气环境中的排放水平，【方法】本文通过分析电催化CO_2还原反应（electrochemical carbon dioxide reduction reaction,ECO2RR）的途径和不同调控策略下的Bi金属基电催化效果，提出高效Bi基催化剂的改进方向。【结果】研究表明，在电解池中稳定运行时间大于100 h的情况下，Bi基催化剂可实现大于85%的法拉第效率；Bi基ECO2RR催化剂可以从表面形貌设计、表面改性、缺陷工程、组分调控4个方面进行改进。表面形貌设计可以提供更多的活性位点，但不能满足商业规模HCOOH生产的实际应用需求；表面改性可以在选择性和活性方面产生有益影响，但存在稳定性、成本、机理等问题；缺陷工程可以优化反应中电荷转移和中间体的结合强度，但缺陷的可控性和机理需要进行研究；组分调控可以从元素掺杂、合金化、异质结构构建3个方面进行，是目前优化Bi基ECO2RR反应的重要途径，但还需要补充更加贴合工业开发的检验和计算。【结论】Bi基催化剂在电还原CO_2制HCOOH的工业化应用中具有突出潜力，更加深入的改进和机理研究可以加速CO_2衍生化学品的工业化。
高比能钠离子电池正极材料低温性能研究进展
刘玉龙;曹仁可;夏继岩;王家顺;刘秀珍;刘朝孟;高宣雯;[目的]钠离子电池(sodium-ion batteries,SIBs)因钠资源丰富、成本低、安全性高,被视为锂离子电池的潜在替代技术。然而,其在低温环境(如-20℃)下的容量衰减、充电效率下降等问题严重限制了其应用。本文综述了高比能钠离子电池正极材料的研究进展,分析其低温性能衰退机理,并探讨通过材料改性提升低温性能的策略,为钠离子电池在储能等极端环境下的应用提供理论支持。[方法]系统分析了过渡金属氧化物、聚阴离子类材料和普鲁士蓝类似物三类主流正极材料的低温性能限制及失效机理,包括低温下电解液黏度增加、电极材料结构收缩、界面阻抗增大等问题。聚焦三种改性策略:表面包覆、离子掺杂和微观结构调控;[结果]研究表明,改性策略显著提升了正极材料的低温性能:1)表面包覆:AlO_x包覆的03-NaMn_(0.6)Al_(0.4)O_2(NMA@AlO_x)在-20℃下循环100次后容量保持率达83.2%;碳包覆的Na_3MnZr(PO_4)_3@C-rGO在-15℃下放电容量达94.7 mA·h/g,循环1 500次后容量保持率79.6%;2)离子掺杂:Nb掺杂的P2-Na_(0.75)Ni_(0.31)Mn_(0.67)Nb_(0.02)O_2(P2-NaMNNb)在-40℃下以368 mA/g循环1 800次后容量保持率76%;K~+掺杂的Na_2KV_2(PO_4)_3在-25℃下容量保持72 mA·h/g,优于未掺杂材料;3)结构调控:具有(010)活性晶面的单晶03-NaCrO_2(NCO-AC)在-20℃下循环100次后容量保持率97.2%;普鲁士蓝/碳纳米管复合材料在-25℃、6C倍率下仍保持52 mA·h/g容量。[结论]钠离子电池正极材料的低温性能可通过表面包覆、离子掺杂和微观结构调控等策略显著提升。表面包覆改善界面稳定性,离子掺杂优化晶格动力学,微观结构调控增强离子扩散效率。然而,低温下电解液适配性、材料长期循环稳定性及规模化生产仍是挑战。未来需结合多学科技术,如电解液改性、多离子共掺杂等,推动高性能正极材料的开发与商业化应用,以满足极端环境下的储能需求。
煤粉富氧无焰燃烧着火条件的实验与模拟研究
方曹明;张健;【目的】为研究煤粉富氧无焰燃烧的着火条件及其控制方法，分析不同气氛条件下煤粉的着火条件，【方法】本文在高温沉降炉中，使用高速相机光学观测与双色法颗粒温度测温仪测试，研究了不同温度（800℃和1000℃）、不同气氛条件（空气、21%O_2/CO_2和27%O_2/CO_2）下的煤粉着火特性，并通过计算流体力学方法对实验数据进行了模拟分析。【结果】研究表明，800℃时空气燃烧呈现无焰燃烧模式，1000℃时空气燃烧则出现明显的颗粒着火与温度跃升，属于有焰燃烧。在1 000℃富氧燃烧条件下，21%O_2/CO_2工况呈现无焰模式，颗粒温度峰值约为900℃，而27%O_2/CO_2工况则呈现有焰模式，颗粒温度峰值超过1200℃。数值模拟结果显示，21%O_2/CO_2工况下的火焰长度分布在离喷口0.24～0.68 m之间，火焰温度较低，有利于抑制热力型NO_x的生成。【结论】细小煤粉颗粒、较低氧浓度和较低温度有利于形成无焰燃烧模式，本研究可为设计与调控煤粉富氧无焰燃烧抑制NO_x的生成提供一定的理论指导。