洁净煤技术杂志

洁净煤技术杂志2025年第8期

• 多物理场仿真优化PEM水电解槽运行工况与工作性能

  张志银, 何文俊, 胡慧敏, 周富贵, 刘骞, 祁阳, 温昶

  传统的基于试验的水电解制氢过程研究方法受成本、安全性和观测手段等因素限制，难以揭示水电解过程多物理场微观特性和相互作用机制。数值模拟技术将实际物理系统转化为虚拟的数学模型，可实现水电解制氢的过程模拟和行为预测，推动电解槽运行工况优化、结构设计等方面的发展。使用了数值模拟和仿真方法对质子交换膜（Proton Exchange Membrane, PEM）水电解槽进行研究。为优化电解槽的操作工况，建立了三维PEM电解槽考虑电化学反应、流体流动、传热及两相流的多物理场仿真模型，对电解槽在不同输入电流密度工况下稳态运行时，工作电压、电解效率、氧气分布及温度分布情况进行了模拟计算，量化了电流密度、入口水温、入口水流速等操作工况对电解槽过电位和运行工作电压的影响，对入口水温、入口水流速工况进行了优化计算以降低工作电压，并结合试验对优化工况进行验证。结果表明：增大电流密度引起工作电压升高，低电流密度下（1.0 A/cm2），极化损失占主导；高电流密度下（2.0 A/cm2），欧姆和浓差损失的贡献提升。升高温度和增大流速都有助于降低工作电压，升高水温引起极化过电位上升和欧姆过电位下降，浓差过电位基本不变，总过电位下降；增大流速引起浓差过电位下降，极化过电位和欧姆过电位基本稳定，总过电位下降。然而，随着水温与流速的升高，带来的收益也会随之降低。同时调整水温和流速，流速≤0.2 m/s时，工作电压最小值对应的最佳水温为60 ℃；水流速>0.2 m/s时，最佳水温为70 ℃。

• CO2加氢制甲醇非贵金属催化剂研究进展与展望

  陆诗建, 华凯敏, 陈志强, 季轩宇, 康国俊, 刘玲, 程若霖

  人为CO2排放激增引发的环境危机加速了碳中和技术的发展，其中CO2加氢制甲醇因兼具碳减排、绿氢储能与高附加值化学品转化潜力备受关注，但其工业化应用受限于高效催化剂的开发与反应机制的深入解析。围绕具有良好工业前景的非贵金属催化体系，系统综述其热力学路径、催化剂设计与反应机理的最新进展。研究指出，Cu基催化剂通过活性位优化与界面工程显著提升活性位点密度与氧空位再生能力；In2O3基催化剂因高氧空位稳定性与抗烧结特性展现优异性能；Zr基固溶体催化剂则通过晶格应力与氧空位协同作用效应优化电子结构，突破单组分性能瓶颈。此外，载体比表面积与路易斯酸碱位、助剂的选择及其电子转移功能以及制备策略对金属活性位的精准调控，被证实为关键优化方向。反应机理层面，实验与理论计算揭示甲酸盐路径（*HCOO主导）与逆水煤气变换–羰基化路径（*COOH解离）的竞争机制，具体主导机制与催化剂结构特性密切相关。本综述通过多维度整合催化剂设计、表界面特性、反应性能与动力学行为的关联性研究，为构建新型高效CO2制甲醇体系的开发提供理论支撑，推动碳循环技术与绿氢经济的深度融合，对碳中和目标下能源−环境协同技术发展具有重要参考价值。

• MOFs基混合基质膜碳捕集研究进展

  杨振铎, 樊江雪, 孟祥贇, 连少翰

  气体分离膜技术凭借其运行能耗低、无相变过程及环境友好特性，已成为传统分离工艺的替代方案。特别是在“碳中和”战略背景下，开发高效碳捕集技术对减缓气候变化具有关键意义。金属有机框架（MOFs）材料因其独特的结构可设计性与功能多样性，为构建高性能混合基质膜（Mixed Matrix Membranes，MMMs）提供了全新思路，展现出突破“Trade-off”限制的潜力。系统分析了MOFs基MMMs中研究进展，通过将MOFs材料（具有可调孔结构、超高比表面积及多功能性）与聚合物基质的互补结合，突破聚合物膜的性能极限。首先阐释气体分离膜的基本原理及MOFs的理化特性，继而深入解析MOFs基MMMs的设计思路。重点探讨其性能、精准可调的孔径分布及CO2选择性吸附机制。针对碳捕集应用，对比评述了ZIF(Zeolitic Imidazolate Framework)、UiO(University of Oslo)和MIL(Materials of Institute Lavoisier) 3类MOFs的结构－性能关系。通过对比溶液浇铸、原位生长和界面聚合等制备工艺，揭示了MOFs-MMMs构建过程中的关键工艺路径。结合CO2渗透率、选择性系数等核心指标，剖析了界面缺陷形成、纳米粒子团聚等关键挑战。汇总整理了抗老化膜设计、规模化生产成本评估等最新突破，同时指出当前MOFs在规模化应用中面临合成成本高、长期运行稳定性不足、有机－无机界面的相容性较差等问题。最后提出未来需材料科学、化学工程与环境技术等多学科协同创新，推动MOFs-MMMs技术的工业化进程，提供应对气候变化的先进气体分离解决方案。

• 固体酸催化胺溶液中CO2解吸的研究进展

  杨蒙, 房昆, 王珊珊, 陆诗建, 侯婷, 杨菲, 黄志刚, 梅杰琼

  当前我国气候治理已进入“双碳”目标实施的攻坚期。CO2捕集、利用与封存（CCUS）是电力、化工、钢铁等行业实现零碳乃至负碳排放的关键托底技术。其中，燃煤烟气具有排放量大、CO2分压低的特征，基于有机胺的化学吸收法是目前最成熟有效的捕集手段，通过有机胺与CO2发生可逆反应实现高效捕集，但CO2解吸能耗过高限制了该技术的规模化应用。固体酸催化剂（SACs）通过加速质子转移和降低C—N键断裂能垒，可显著提升CO2解吸速率并降低再生温度，兼具节能降本与提升效率的双重优势。系统综述了不同种类的SACs在胺溶液中的催化CO2解吸最新研究进展，研究表明催化剂经表面修饰、磺酸化改性、催化剂表面亲水性与酸性位点密度调控等策略，可显著提升CO2解吸效率，并全面分析了催化材料的物化性能、催化剂结构及表征方法。在此基础上，进一步揭示了SACs中路易斯酸与布朗斯特酸位点的协同机制，路易斯酸吸附氧原子引发C—N键异构断裂、布朗斯特酸提供质子促进氨基甲酸盐质子化，阐述了SACs催化CO2解吸反应机理，而催化剂碱性活性位点构筑有效促进CO2解吸效率，提升解吸性能。最后，根据不同催化剂的特点，对工业应用潜力进行了分析比较。未来研究需聚焦酸性位点稳定性提升、催化剂规模化制备及与新型吸收剂、如相变胺吸收剂的耦合设计，以推动CCUS技术低成本落地。

• 有机胺负载型中空纤维膜强化微藻固碳

  王雅琴, 刘景超, 白丽菊, 陆诗建, 陈思铭, 唐华

  微藻固碳在应对温室效应、能源危机和促进低碳经济发展方面发挥着至关重要的作用，而固碳效率低是限制该技术发展的瓶颈问题，因此提出使用有机胺负载型中空纤维膜（疏水聚丙烯（PP）膜）提高微藻固碳性能。首先，对中空纤维膜进行疏水改性，接着通过物理方法将2−氨基−2−甲基−1−丙醇（AMP）负载于中空纤维膜；然后，将其浸没到微藻培养系统中作为CO2气体进入培养液的媒介。过程中，AMP负载型PP膜可强化CO2向微藻培养液的传质过程，从而强化CO2脱除效率；AMP负载型PP膜可起到分隔CO2与胺的化学反应场以及微藻吸收CO2的生物反应场的作用，避免复杂混合反应；PP膜上的AMP及AMP与CO2反应后的氨基甲酸盐不会溶解于培养液，不与微藻细胞直接接触，大大减小对微藻细胞的损伤，不影响细胞光合作用，从而提高效率；AMP负载型PP膜与微藻体系呈现分离状态，可通过简单的物理方法分离。试验结果表明，质量浓度为123.16 mg/L AMP-PP膜强化技术可使生物质质量浓度（0.88 g/L）和CO2固定效率（183.23 mg/（L·d））显著提高。与Blank组、Blank-PP组和123.16 mg/L AMP组相比，生物质浓度分别提高了28.05%、18.04%、183.57%，CO2固定效率分别提高了58.23%、44.16%、168.42%。同时，该强化技术通过物理隔离作用消除AMP直接接触导致的氧化应激（SOD活性降低）与细胞损伤（分形维数仅增加5.9%），胺基化膜表面吸附CO2后生成的氨基甲酸酯通过水解反应使培养液溶解性无机碳（DIC）浓度提升，CO2脱除效率达83.5%，显著优于溶解性AMP体系，突显了这种膜介导方法在微藻CO2固定中的有效性。

• 溶解性有机胺强化微藻固碳

  刘景超, 王雅琴, 白丽菊, 陆诗建, 陈思铭, 唐华

  二氧化碳（CO2）微藻固定技术作为一种兼具温室气体减排与低碳经济发展双重优势的技术方案，在缓解气候变化和开发可持续能源领域展现出重要潜力。然而，该技术的规模化应用受限于CO2固定效率不足的瓶颈问题。系统评估了6种胺类溶剂：单乙醇胺（MEA）、二乙醇胺（DEA）、三乙醇胺（TEA）、2−氨基−2−甲基−1−丙醇（AMP）、2−(2−氨乙基氨基)乙醇（AEEA）和二乙烯三胺（DETA），对海洋微拟球藻（Nannochloropsis oceanica）CO2固定效率及生物质产出的影响。在模拟烟气条件（15% CO2+85% N2）下，50 mg/L AMP的添加表现出最优性能，其生物质峰值质量浓度（1.04 g/L）与CO2固定效率（292.8 mg/(L·d)）较空白组分别提升21.7%和44.5%。AMP、TEA和DEA可显著促进脂质积累，质量分数分别达到45.94%、44.88%和44.48%（以细胞干重计，DCW），高于空白对照组的41.51% DCW。通过超氧化物歧化酶（SOD）活性分析发现，胺类溶剂的添加虽诱导了微藻防御机制，但未对藻细胞造成显著损伤，其中AMP的细胞毒性最低（SOD活性为6.1 U/mg）。转录组学分析进一步揭示了AMP调控微藻碳代谢的分子机制。AMP作用显著上调了磷酸甘油酸激酶（PGK）和二氢二醇脱氢酶（DHDH）等关键酶的基因表达，从而协同促进了CO2固定与脂质合成途径。基于京都基因与基因组百科全书（KEGG）数据库的通路富集分析表明，糖酵解/糖异生、不饱和脂肪酸生物合成及光合固碳等代谢通路显著富集，为AMP的促生长效应提供了理论依据。此外，氮代谢相关基因（如硝酸盐转运蛋白NRT和硝酸还原酶NR）的上调，进一步优化了微藻的碳氮代谢平衡，支持了AMP作用下的微藻快速生长。研究结果不仅证实了溶解性有机胺类吸收剂在微藻固碳中的增效作用，还通过多组学联用阐明了其分子调控网络，为开发高效、低毒的CO2生物转化技术提供了新思路。

• 氨法碳捕集液相中碳酸氢铵结晶行为

  王小华, 贾俊, 樊帅军, 高和利, 陈文通, 杨鹏威, 孟维安, 朱洪涛, 马双忱

  氨法碳捕集技术能够满足不同工业烟气的二氧化碳捕集需求且只需要较低的成本，现已在多个领域得到了成功应用。当前研究主要聚焦于抑制氨挥发等问题，对溶液在吸收过程中各参数变化的基础研究尚未深入。探究其吸收过程参数的变化规律，不仅有助于提升二氧化碳的吸收效率，还可以针对实际应用的需求实现对晶体形貌特征、粒径分布规律的控制。通过自主搭建的氨法碳捕集鼓泡反应系统，探讨了不同物理和化学因素对碳酸氢铵结晶行为的影响，并利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和傅里叶红外光谱（FTIR）协同表征，分析了不同条件下晶体的微观特性和成分组成、化学键类型。实验结果表明，中低转速更有利于晶体的稳定生长，高转速可以提高反应速率；磁场位置和磁性颗粒的添加对结晶过程具有显著的影响；溶析剂的加入能够提高结晶的反应速率，但同时会使晶体的形态和粒径发生改变。在晶体生长过程中，将转速控制在350~450 r/min内有利于晶体的稳定生长，该转速区间可有效降低剪切力，减少对晶体的损伤。添加磁性颗粒能够显著延长混合溶液对CO2的稳定吸收期，进而提高结晶过程的稳定性。此外，适量乙醇的添加不仅不会改变晶体的化学成分，还能有效提升结晶效率。研究旨在总结氨法碳捕集过程中碳酸氢铵的结晶规律，为碳捕集过程中结晶的控制提供有益的经验和数据支持。

• 沥青衍生碳包覆铋锑硫化物的设计构筑及其储钠性能

  孙颖, 房蕴珂, 马佳鑫, 刘畅, 吴抒遥, 于佳艺, 邱介山, 张薇, 马天翼

  钠离子电池（SIBs）被视为最有望取代锂离子电池的新型二次电池。设计和构筑具有高比容量和优异循环稳定性的负极材料是推动钠离子电池实际应用的关键。硫化铋和硫化锑具有高的比容量和能量密度，是理想的钠离子电池负极材料之一。采用煤沥青衍生碳包覆策略，通过水热法合成铋锑硫化物Bi2S3/Sb2S3，再经中温煤沥青包覆、高温热解和硫化处理，制备了煤沥青衍生碳包覆的Bi2S3/Sb2S3纳米复合材料（Bi2S3/Sb2S3@SNC），显著提高了复合材料导电性并缓解其在充放电过程中的体积膨胀，从而提升材料的比容量和循环性能。SEM、TEM和XPS等表征结果证明，Bi2S3/Sb2S3@SNC具有三维连续多孔网络结构，可为钠离子提供较短的扩散路径和丰富的存储位点，有利于提升倍率和储钠容量。采用LSV、EIS和GITT等测试，系统考察了不同硫化物比例对储钠动力学性能的影响规律。研究表明，当Bi与Sb的投料比（物质的量之比）为1∶3时，所得Bi2S3/Sb2S3@SNC-1的电荷转移电阻最小、赝电容贡献率高达96%，有利于构建稳定的固态电解质膜（SEI），加速离子扩散和电子传输。基于Bi2S3/Sb2S3@SNC-1所构筑的钠离子半电池，在0.2 A/g的电流密度下循环200圈后，比容量仍保持在494.4 mAh/g，具有出色的循环性能；在0.05和5 A/g的电流密度下，比容量分别为419.6和282.0 mAh/g，容量保持率为67.2%，具有出色的倍率性能。本工作为设计构筑金属硫化物钠离子电池负极材料提供了新策略。

• 煤液化沥青基镍–硫氮共掺杂泡沫炭整体式催化剂高效电还原CO2

  杨绍攀, 肖南, 蒋宇, 冯晓慧, 邱介山

  过渡金属–氮掺杂碳基材料（M−N−C）因其独特的电子结构和可调控的配位环境在电化学CO2还原反应（CO2RR）中展现出显著潜力，但其M-N4活性位点的高几何/电子对称性易导致产物选择性降低，且传统粉末催化剂普遍存在活性位点利用率低、结构稳定性差及传质受限等问题，严重制约了其实际应用性能。针对上述挑战，提出一种双效协同调控策略：通过硫掺杂重构M-N4中心配位微环境打破其固有的对称性以增强本征催化活性，同时结合三维分级多孔整体式结构设计优化反应物/产物的传质动力学并提高电荷传输效率。以煤液化沥青为碳源，借助聚氨酯泡沫模板法构筑了镍–硫氮共掺杂泡沫炭整体式催化剂并研究了其CO2RR性能。试验表明：S原子的引入对Ni活性中心的电子具有调控作用，同时三维互连骨架结构有利于暴露更多的活性位点，加快反应的传质过程和电荷传导，从而显著提升了CO2RR性能。在0.1 mol/L KHCO3电解液中，该催化剂于−1.4 V vs. RHE电位下实现97.8%的CO法拉第效率，电流密度达到 57.8 mA/cm2，并在−1.0~−1.8 V vs. RHE宽电位窗口内保持>90%的CO选择性，且能稳定运行15 h以上。研究通过“原子级配位调控–宏观结构设计”的双尺度优化，为开发高效、稳定的整体式CO₂RR电催化剂提供了新思路，同时拓展了低阶碳资源（如煤液化沥青）的高值化应用路径。

• 沥青/多孔碳共碳化制备高容积储钠碳材料

  张阳阳, 许连飞, 古容瑶, 甄蒙蒙, 王鑫, 杨建成, 沈伯雄

  为了将煤炭和煤炭衍生物沥青制备成具有高性能储钠的煤基碳负极材料，提出了煤炭中温活化−与沥青高温共碳化的闭孔结构梯级构筑方法，对煤炭先经NaOH中温活化形成的高容积多孔碳，然后与沥青混合、高温共碳化形成的具有高容积闭孔结构的煤基碳负极材料进行了研究。结果表明：沥青与多孔碳高温共碳化抑制了沥青单独高温碳化时长程有序碳微晶结构的形成，并实现了多孔碳开孔结构向闭孔结构的高效转化，形成的碳负极材料具有0.252 cm3/g的高闭孔容积，而比表面积只有6.09 m2/g。并进一步通过研究NaOH与煤的比例、沥青与多孔碳比例、碳化温度等的影响，发现当NaOH与煤炭质量比为1∶1时开展700 ℃中温活化，沥青与多孔碳质量比为2∶1、碳化温度为1400 ℃时开展高温碳化，所形成的闭孔碳（AC/ZL−1400）的结构与钠离子储存性能最佳。AC/ZL−1400在30 mA/g时显示出高达360.1 mAh/g的储钠容量，首圈库伦效率为81.27%。此外，在150 mA/g下进行400次长循环后，AC/ZL−1400的容量仍可达182.50 mAh/g。该方法为煤炭衍生物沥青与低阶煤的高值化利用提供了新途径。

• 强界面键合的绣球花状MnO@Ti3C2Tx负极材料制备与储锂性能

  孙衍鹍, 李泽辰, 王子昂, 郑方植, 廖思嘉, 盘唐缘, 叶强, 肖志华, 李永峰, 徐春明

  氧化锰（MnO）具有理论比容量高（756 mAh/g）、成本低、资源丰富等优势，被视为极具开发潜力的锂离子电池（LIBs）负极材料。然而，MnO负极材料存在导电性差、结构不稳定和体积易膨胀等问题，致使MnO负极的首次库仑效率低、倍率性能差且循环寿命短。为了解决以上问题，提出一种简单的水热自组装策略，以乙酰丙酮锰为Mn源，在MXene-Ti3C2Tx层间完成自组装，得到Ti3C2Tx夹层的“绣球花状”有机碳包覆锰基前驱体，经煅烧得到具有强界面键合（Mn—O—Ti）的MnO@Ti3C2Tx复合材料。该多级复合结构能够全面提升MnO的电荷传输效率及结构稳定性，抑制其体积膨胀，暴露更多活性位点，从而提高MnO负极的储锂性能。作为LIBs负极材料，最优的MnO@Ti3C2Tx负极在0.1 A/g下的首圈库仑效率为73.71%，经充分活化后的可逆比容量达到997.38 mAh/g，循环100圈后的容量保持率为95.11%，表现出高比容量和优异的循环稳定性。此外，在2 A/g下循环300圈，其可逆比容量为552.36 mAh/g，远高于不含Ti3C2Tx的MnO负极。研究为高性能锰基负极材料的可控制备提供了新的思路。

• 流化数对加压流化床煤催化加氢气化过程影响的数值模拟

  韩群亮, 张印, 夏梓洪, 谷小虎, 严帅, 曲旋

  加压流化床煤催化加氢气化技术因其高碳转化率和甲烷产率，在煤制天然气领域展现出广阔的应用前景。流化数作为影响流化床气化炉性能的关键参数，通过调控床层内颗粒运动混合及气固传质传热过程，对气化炉温度分布、碳转化率、甲烷产率具有重要影响。然而，目前关于流化数的系统性研究较为匮乏，深入揭示其对气化“三传一反”过程的作用机制对工艺参数优化和反应器设计具有重要意义。基于计算流体力学模拟，采用多相质点网格模型（MP-PIC），系统研究了2.0、3.5、5.0、8.0四种流化数对催化加氢气化的影响规律。研究发现，较低流化数条件下生成的气泡尺寸较小，可有效提升碳−氢传质效率，强化气化反应过程，提高床层热点温度。2.0倍流化数工况的热点峰值温度可达1555 K，超过了煤灰的熔融温度。流化数的增加促进了颗粒在床内的运动扩散，导致热点温度分散下降，其余流化数工况下的最高温度均在1300 K以下。在综合考虑反应强化与热点控制的基础上，3.5倍的流化数是较佳选择。此外，还追踪了不同粒径的代表性颗粒，通过分析它们的运动轨迹、温度演变及反应性，发现初始直径为196 μm的颗粒在高温区与小气泡强化传质区域的协同作用下，展现出最佳的加氢反应特性。过大或者过小的颗粒会因堆积在床层底部或者被夹带至稀相区而影响其反应性。相应结果可以为流化床煤气化炉的设计和优化提供理论指导。

• 短切煤沥青碳纤维的界面调控及电容脱盐协同增强机制

  李赵悦, 伊尔夏提·地力夏提, 古丽格娜·皮达买买提, 白翔, 罗新泽

  电容去离子（Capacitive Deionization，CDI）作为一种基于电场驱动离子电吸附的新型脱盐技术，因其低能耗和环境友好特性在水处理领域展现出重要应用前景。电极材料作为CDI系统的核心组件，其电子传导能力和界面润湿特性直接影响脱盐效率。以高导电的短切煤沥青基碳纤维（Pitch - based Carbon Fiber，PCF）为对象，通过KOH化学活化构建分级孔结构以增加比表面积和采用硝酸氧化引入含氧官能团进行表面润湿性调控。经此双重活化制备的样品（KN-PCF），不仅比表面积高达583.83 m2/g，而且接触角大幅降至65°，界面能显著降至34.6 mN/m（降幅达 60.1%），还保持了优异的导电性（电导率约为13.7 S/cm）。在1.4 V低电压下，KN-PCF电极展现出25.5 mg/g的脱盐容量、0.77 Wh/g的能耗以及96.7%的脱盐容量保持率。结合密度泛函理论（DFT）计算揭示了KN-PCF表面含氧官能团通过降低Na+吸附能垒和缩小HOMO-LUMO能隙的双重机制，有效强化了离子捕获能力并提升了界面电荷转移效率。此外，通过COMSOL软件设计的三维多物理场仿真证实KN-PCF电极与电解液界面间的电场均匀性得到了显著提升。研究为低值沥青基碳纤维的高值化利用提供了理论和技术参考。

• 污泥与煤泥混合燃烧过程砷、硒和铅迁移转化特性

  刘轩, 姜龙, 赵春光, 张锴, 李庆, 李金晶, 段文波

  以同一地区污水处理厂污泥和选煤厂煤泥为研究对象，考察了燃烧温度、燃烧时间、掺混比例等燃烧条件对污泥和煤泥混燃过程砷、硒和铅迁移转化特性的影响，以及燃烧产物中砷、硒和铅的环境影响行为。污泥和煤泥中砷、硒和铅释放率随温度升高而增大，最终释放率由高到低依次为硒＞砷＞铅，且砷、硒和铅释放率随污泥掺混比例增加而增大。污泥和煤泥中砷、硒和铅释放率随燃烧时间延长先快速增大然后趋于平缓，且达到最大释放率用时由高到低依次为铅＞砷＞硒。在恒温燃烧条件下，1 200 ℃时污泥和煤泥中砷、硒和铅的释放速率均快于900 ℃，且在燃烧初期煤泥中砷、硒和铅的释放速率略快于污泥。污泥和煤泥中砷、硒和铅的赋存形态分布特性是其释放行为的主要影响因素。污泥和煤泥中砷、硒和铅均主要以无机结合态存在，且污泥中无机结合态砷、硒和铅占比高于煤泥。煤泥和污泥中有机结合态砷、硒和铅主要在低于500 ℃的燃烧温度下随挥发分一同释放，在800~1 200 ℃燃烧温度范围内，煤泥和污泥中碳酸盐+硫酸盐+氧化物结合态和硫化物结合态砷含量显著降低，碳酸盐+硫酸盐+氧化物结合态和硫化物结合态铅主要释放温度区间则分别略微延迟到900 ℃和1 200 ℃。在酸性浸取环境下，污泥和煤泥燃烧产物中硒均处于中风险区域，其浸出率明显高于砷和铅；除SPLP方法对污泥燃烧产物的砷浸出率处于低风险区域外，其余燃烧产物中砷浸出率处于中风险区域；燃烧产物中铅浸出率最低，只有TCLP方法对煤泥燃烧产物的铅浸出率处于中风险，其余均为低风险区域。

• 二氧化碳氧化丙烷脱氢制丙烯研究进展

  王镕, 曾春阳, 李鹏, 范辉, 马清祥, 赵天生

  丙烯是重要的化工基础原料，可用于生产多种化工产品，传统的丙烯生产工艺难以满足日益增长的市场需求，利用页岩气或天然气中的丙烷生产丙烯是替代传统石油裂解工艺的重要环保路线。与已经工业化的丙烷直接脱氢（PDH）制丙烯技术相比，CO2氧化丙烷脱氢（CO2-ODHP）制丙烯不仅可以在较低的温度下实现丙烷的高效转化；同时可通过碳的气化反应（CO2+C=2CO）去除反应积碳，并有效抑制丙烯过度氧化（与O2相比），是一种更具工业应用潜力的高效丙烯生产技术。此外，CO2-ODHP工艺可直接通过化学转化降低酸性气体CO2的排放，具有显著的环境效益。从CO2-ODHP反应的热力学分析和反应机理入手，概括了CO2对催化剂内在活性的关键作用，综述了几种代表性的金属基催化剂体系（Pt基、Gr基、Ga基、V基、In基催化剂）在CO2-ODHP反应中的研究进展，讨论了CO2-ODHP催化剂上常见的失活行为。Pt基、Ga基、In基催化剂上的CO2-ODHP反应通常遵循PDH和逆水煤气耦合反应机理，而Gr基和V基催化剂上的CO2-ODHP反应通常遵循Mars-Van Kervelen氧化还原反应机理，催化剂的结焦、烧结和结构改变是CO2-ODHP反应中催化剂常见的失活原因。在此基础上，对未来CO2-ODHP催化剂的研究进行了展望，借助先进表征技术和理论计算深入研究反应机理是未来CO2-ODHP研究的重要方向，构建能有效活化CO2并选择性将丙烷转化为丙烯的双功能催化剂是CO2-ODHP反应实现工业化的关键。

• 旋转滑动弧等离子体耦合水冷促进CO2转化

  安春国, 王宗群, 赵梓江, 苗井泉, 张斌, 石荣桂, 屈会格, 吴昂键, 张浩

  CO2的捕集、利用与封存被广泛认为是碳减排的主要技术路线之一，也是我国应对“双碳”目标挑战的重要手段。滑动弧放电等离子体具有能量效率高、结构简单、启停时间短、耗能低等优点，在CO2转化利用中是极具潜力的技术手段。然而，滑动弧等离子体在活化分解CO2过程中存在气体温度过高（4000～6000 K），加剧CO2分解逆反应进行问题，导致转化率受限。为此，开发了一种水冷旋转滑动弧等离子体反应器，创新性地利用冷却抑制CO2分解逆反应机制有效提升CO2转化效果，并探讨了不同水冷强度下的CO2分解反应行为。通过对等离子体下游的气体温度进行测量，确定了不同冷凝强度及不同工况下的等离子体宏观气体温度变化情况，系统考察了进气流量（2～8 L/min）和冷却强度对水冷反应器中CO2分解转化率和能量效率的影响。结果表明，水冷的引入显著降低了反应区的气体温度，抑制了高温导致的CO2逆反应，从而提高了CO2转化率和能量效率。在无水冷条件下，气体温度达到461 ℃，而中等和强水冷下分别降低至282 ℃和222 ℃。此外，水冷系统的加入将反应器的稳定时间从400 s降低到150 s，并提高了反应的稳定性。水冷的加入显著降低了CO2分解逆反应的速率，由于VT弛豫过程得以抑制，振动激发能级能量水平得以提高，因此CO2转化效果得以提高。最佳实验工况为中等水冷强度（冷却水流量4.8 mL/s）和进气流量4～5 L/min，此条件下可获得较高的CO2转化率（9.5%～11.5%）和能量效率（26.0%～29.5%）。证明了水冷在抑制高温逆反应、提高CO2转化性能中的有效性，为等离子体CO2转化技术的进一步发展提供了新的思路。

• 煤电耦合熔盐储热调峰的技术经济性

  巩志强, 韩悦, 徐明新, 张怡, 商攀峰, 郭俊山, 祝令凯, 郑威

  熔盐储热是煤电灵活性改造的重要方式之一，但其与煤电机组耦合的技术及经济性综合评价相对较少，难以支撑工程设计所需。为此，以315 MW煤电机组为研究对象，运用Aspen Plus进行系统模拟，并构建9种熔盐储热方案，以调峰性能、热力学性能、供电煤耗率、碳排放和经济性为指标，考察了不同方案的技术经济性，并采用优劣解距离法（TOPSIS）综合评价，确定最优耦合方案。研究发现，储热过程中，随着储热功率升高，耦合系统的调峰和热力学性能均提高，其中，抽取再热蒸汽作为热源时，耦合系统的热效率最高。释热过程中，较高的储热功率对应的热力学性能较差，其中，热熔盐加热2号高加入口凝结水时，系统的调峰和热力学性能最优。经济性方面，耦合系统的运维成本占比较高，储热系统补偿收益占比最高。通过TOPSIS综合评价，确定最优方案为：储热功率20 MW、储热过程以再热蒸汽为热源，释热过程加热2号高加入口凝结水。相关研究结论可为构建煤电耦合熔盐储热调峰系统提供理论和数据支撑。