二氧化碳减排及资源化利用的熔盐电化学新技术研究
发布时间：2022-06-02 19:33
化石能源的日渐枯竭以及由温室气体C02引起的全球气候变暖的问题口益引起人们的重视,使得CO2减排成为当今世界各国政府和科学界的重大战略课题。从源头控制,直接从生产工艺上减少或消除C02产生是C02减排的有效手段；另外,对于集中排放的CO2予以捕集、储存与资源化利用是C02减排的另一重要途径。同时,CO2也是一种含碳资源,将其作为碳源资源化转化成燃料及化工产品等,对未来的能源结构和化工原料来源将具有深远的意义。本文从C02减排及资源化利用这一目标出发,发展了无C02排放的绿色电化学冶金工艺和C02熔盐电化学资源化转化利用的方法。具体的主要研究工作及研究结果如下：（1）研究了Na2CO3-K2CO3熔盐中电解用NilOCullFe合金惰性阳极的稳定机制。采用线性伏安法、循环伏安法结合XRD, SEM及EDX的测试方法对Ni、Cu、Fe及NiCuFe合金在高温熔盐中的阳极行为和表面膜层的组成及结构进行了研究。结果显示,电解过程中,在该阳极表面形成了一层致密的由NiO和NiFe2O4组成的复合氧化膜层,对基底金属起到了很好的保护作用；另外,研究发现金属铜在金属与氧化膜层的界面处富集,可以有效地...
【文章页数】：165 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
自然界碳循环示意图
利用过程中产生的C02等，都是减少C02排放的有效途径。图1.2为温室效应引起地球变暖的示意图。太阳总箱时星 返同太空时的总红外线瞎时_^ 24(}1；每平方米 j 240瓦每平方米i太py j 堆球表?和大气M所折A 瓦每平方来奪 p-iCC贿舰稻射会}))織室气体所吸收總.过赛 j/地球的大气层a > X 面和大气层低层变W %暖。__ . _ ,..., - — "“，- ‘ … .. ..大部给的太招箱射会 地球裁面釋放, 在地球表面上吸收而 地球 的江件线箱时,— 令地面编暖起來 … _ ：…二 一 _图1.2温室效应引起的全球变暖Fig. 1.2 Global warming caused by greenhouse gases1.1.3 二氧化碳旳捕集与封存C02的减排过程是一项复杂的系统工程，就目前人类的认知而言，单独通过某一项减排途径无法彻底地解决人类面临的严峻挑战。广泛认可的C02减排途径有：推动节能减排技术，提高能源利用效率，以减少碳基燃料的使用量；调整能源结构，增加低碳或无碳燃料的使用比例，如大力发展太阳能、风能、核能、水电、地热能以及生物质能等;增加生物碳汇和发展安全可靠的C02捕集和封存技术(C02 captureand storage, CCS),其中CCS技术是应对气候变化问题最具发展前景的解决方案之一。从人类活动的C02排放源分析来看，2004年我国火电厂、水泥工业和钢铁行业是C02的三个最大的集中排放源，合计占C02总排放量的91% (图1.3);而世界的C02排放结构为火电、水泥和天然气加工行业占了 C02总排放量的81% (图1.4)。这些固定的C02排放源大户为人类提供了 C02捕集、利用和封存的机会[2，6
图1.4 2000年世界9类企业C02排放构成[9]Fig. 1.4 CO2 emission structure of nine industries in the world in 2000'''二氧化碳捕集技术2捕集技术，是将能源生产与利用过程中产生的C02予以捕集后进行封避免其直接排入大气而引起气候变化。因其能够实现化石燃料（煤炭、气）的可持续利用而受到各国的高度重视。C02的捕集技术通常可分为捕集（post-combustion)、燃烧后捕集（pre-combustion)和富氧燃烧uel) [6，7]。烧前捕集燃料于高温高压下氧化，生成CO和H2,经分离纯化后用于发电发热，易于捕集的高浓度C02。比如IGCC (综合煤气化联合循环）系统，将煤隔绝的高压氧化炉中，与有限的水蒸汽和氧一同作用，氧化形成的合成
【参考文献】：
期刊论文
[1]Preparation of CeNi2 intermetallic compound by direct electroreduction of solid CeO2 -2NiO in molten LiCl[J]. 张宇,尹华意,张生栋,汤迪勇,袁中伟,晏太红,郑卫芳,汪的华. Journal of Rare Earths. 2012(09)
[2]Electro-deoxidation of V2O3 in molten CaCl2-NaCl-CaO[J]. Shu-lan Wang,Shi-chao Li,Long-fei Wan,and Chuan-hua Wang School of Science,Northeastern University,Shenyang 110004,China. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2012(03)
[3]镍火法熔炼技术发展综述[J]. 吴东升. 湖南有色金属. 2011(01)
[4]二氧化碳资源化利用的机遇与挑战[J]. 魏伟,孙予罕,闻霞,孙楠楠. 化工进展. 2011(01)
[5]二氧化碳捕集技术的最新研究进展[J]. 张东明,杨晨,周海滨. 环境保护科学. 2010(05)
[6]电脱氧法制备Ni基电池材料的研究[J]. 赵炳建,鲁雄刚,王岭,崔广华. 稀有金属材料与工程. 2010(06)
[7]挑战全球气候变化——二氧化碳捕集与封存[J]. 刘宇,曹江,朱声宝. 前沿科学. 2010(01)
[8]镍精矿富氧顶吹熔池熔炼技术的研发与工业化应用[J]. 周民,万爱东,李光. 中国有色冶金. 2010(01)
[9]Direct Reduction of Solid Fe2O3 in Molten CaCl2 by Potentially Green Process[J]. Guoming Li1,2)?, Dihua Wang2) and Zhen Chen2,3) 1) Department of Chemistry and Materials Science, College of Sciences, Naval University of Engineering, Wuhan 430033, China 2) College of Chemistry and Molecular Sciences, Wuhan University, Wuhan 430072, China 3) School of Chemical, Environmental and Mining Engineering, University of Nottingham, Nottingham, NG7 2RD, UK. Journal of Materials Science & Technology. 2009(06)
[10]燃煤电厂二氧化碳捕集、利用与封存技术[J]. 许世森,郜时旺. 上海节能. 2009(09)
博士论文
[1]铝电解惰性阳极制备及其应用研究[D]. 王宇栋.昆明理工大学 2012
[2]新型固态氧化物熔盐电解模式与机理研究[D]. 李伟.武汉大学 2010
[3]铝电解惰性阳极制备与性能测试[D]. 曹晓舟.东北大学 2008
[4]电化学电容器电极材料研究[D]. 邓梅根.电子科技大学 2005
本文编号：3652961
【文章页数】：165 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
自然界碳循环示意图
利用过程中产生的C02等，都是减少C02排放的有效途径。图1.2为温室效应引起地球变暖的示意图。太阳总箱时星 返同太空时的总红外线瞎时_^ 24(}1；每平方米 j 240瓦每平方米i太py j 堆球表?和大气M所折A 瓦每平方来奪 p-iCC贿舰稻射会}))織室气体所吸收總.过赛 j/地球的大气层a > X 面和大气层低层变W %暖。__ . _ ,..., - — "“，- ‘ … .. ..大部给的太招箱射会 地球裁面釋放, 在地球表面上吸收而 地球 的江件线箱时,— 令地面编暖起來 … _ ：…二 一 _图1.2温室效应引起的全球变暖Fig. 1.2 Global warming caused by greenhouse gases1.1.3 二氧化碳旳捕集与封存C02的减排过程是一项复杂的系统工程，就目前人类的认知而言，单独通过某一项减排途径无法彻底地解决人类面临的严峻挑战。广泛认可的C02减排途径有：推动节能减排技术，提高能源利用效率，以减少碳基燃料的使用量；调整能源结构，增加低碳或无碳燃料的使用比例，如大力发展太阳能、风能、核能、水电、地热能以及生物质能等;增加生物碳汇和发展安全可靠的C02捕集和封存技术(C02 captureand storage, CCS),其中CCS技术是应对气候变化问题最具发展前景的解决方案之一。从人类活动的C02排放源分析来看，2004年我国火电厂、水泥工业和钢铁行业是C02的三个最大的集中排放源，合计占C02总排放量的91% (图1.3);而世界的C02排放结构为火电、水泥和天然气加工行业占了 C02总排放量的81% (图1.4)。这些固定的C02排放源大户为人类提供了 C02捕集、利用和封存的机会[2，6
图1.4 2000年世界9类企业C02排放构成[9]Fig. 1.4 CO2 emission structure of nine industries in the world in 2000'''二氧化碳捕集技术2捕集技术，是将能源生产与利用过程中产生的C02予以捕集后进行封避免其直接排入大气而引起气候变化。因其能够实现化石燃料（煤炭、气）的可持续利用而受到各国的高度重视。C02的捕集技术通常可分为捕集（post-combustion)、燃烧后捕集（pre-combustion)和富氧燃烧uel) [6，7]。烧前捕集燃料于高温高压下氧化，生成CO和H2,经分离纯化后用于发电发热，易于捕集的高浓度C02。比如IGCC (综合煤气化联合循环）系统，将煤隔绝的高压氧化炉中，与有限的水蒸汽和氧一同作用，氧化形成的合成
【参考文献】：
期刊论文
[1]Preparation of CeNi2 intermetallic compound by direct electroreduction of solid CeO2 -2NiO in molten LiCl[J]. 张宇,尹华意,张生栋,汤迪勇,袁中伟,晏太红,郑卫芳,汪的华. Journal of Rare Earths. 2012(09)
[2]Electro-deoxidation of V2O3 in molten CaCl2-NaCl-CaO[J]. Shu-lan Wang,Shi-chao Li,Long-fei Wan,and Chuan-hua Wang School of Science,Northeastern University,Shenyang 110004,China. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2012(03)
[3]镍火法熔炼技术发展综述[J]. 吴东升. 湖南有色金属. 2011(01)
[4]二氧化碳资源化利用的机遇与挑战[J]. 魏伟,孙予罕,闻霞,孙楠楠. 化工进展. 2011(01)
[5]二氧化碳捕集技术的最新研究进展[J]. 张东明,杨晨,周海滨. 环境保护科学. 2010(05)
[6]电脱氧法制备Ni基电池材料的研究[J]. 赵炳建,鲁雄刚,王岭,崔广华. 稀有金属材料与工程. 2010(06)
[7]挑战全球气候变化——二氧化碳捕集与封存[J]. 刘宇,曹江,朱声宝. 前沿科学. 2010(01)
[8]镍精矿富氧顶吹熔池熔炼技术的研发与工业化应用[J]. 周民,万爱东,李光. 中国有色冶金. 2010(01)
[9]Direct Reduction of Solid Fe2O3 in Molten CaCl2 by Potentially Green Process[J]. Guoming Li1,2)?, Dihua Wang2) and Zhen Chen2,3) 1) Department of Chemistry and Materials Science, College of Sciences, Naval University of Engineering, Wuhan 430033, China 2) College of Chemistry and Molecular Sciences, Wuhan University, Wuhan 430072, China 3) School of Chemical, Environmental and Mining Engineering, University of Nottingham, Nottingham, NG7 2RD, UK. Journal of Materials Science & Technology. 2009(06)
[10]燃煤电厂二氧化碳捕集、利用与封存技术[J]. 许世森,郜时旺. 上海节能. 2009(09)
博士论文
[1]铝电解惰性阳极制备及其应用研究[D]. 王宇栋.昆明理工大学 2012
[2]新型固态氧化物熔盐电解模式与机理研究[D]. 李伟.武汉大学 2010
[3]铝电解惰性阳极制备与性能测试[D]. 曹晓舟.东北大学 2008
[4]电化学电容器电极材料研究[D]. 邓梅根.电子科技大学 2005
本文编号：3652961
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