Hydrogen storage and distribution systems

Hydrogen storage and transportation or distribution is closely linked together. Hydrogen can be distributed continuously in pipelines or batch wise by ships, trucks, railway or airplanes. All batch transportation requires a storage system but also pipelines can be used as pressure storage system. Hydrogen exhibits the highest heating value per weight of all chemical fuels. Furthermore, hydrogen is regenerative and environment friendly. There are two reasons why hydrogen is not the major fuel of toady’s energy consumption: First of all, hydrogen is just an energy carrier. And, although it is the most abundant element in the universe, it has to be produced, since on earth it only occurs in the form of water. This implies that we have to pay for this energy, which results in a difficult economic task, because since the industrialization we are used to consuming energy for free. The second difficulty with hydrogen as an energy carrier is the low critical temperature of 33 K, i.e. hydrogen is a gas at room temperature. For mobile and in many cases also for stationary applications the volumetric and gravimetric density of hydrogen in a storage system is crucial. Hydrogen can be stored by six different methods and phenomena: high pressure gas cylinders (up to 800 bar), liquid hydrogen in cryogenic tanks (at 21 K), adsorbed hydrogen on materials with a large specific surface area (at T < 100 K), absorbed on interstitial sites in a host metal (at ambient pressure and temperature), chemically bond in covalent and ionic compounds (at ambient pressure), oxidation of reactive metals e.g. Li, Na, Mg, Al, Zn with water. These metals easily react with water to the corresponding hydroxide and liberate the hydrogen from the water. Finally, the metal hydroxides can be thermally reduced to the metals in a solar furnace.     

氧化镁基生物质炭高效去除水体中磷的特性

利用花生壳为前驱体,在高温限氧条件下,将氧化镁(MgO)负载于生物质炭(BC)表面制备出氧化镁基生物质炭(MgOBC)复合材料.系统研究了MgO-BC对水体中P的吸附特性,并探讨了溶液pH值、接触时间、竞争离子等因素对P的吸附效果的影响.结果表明,P的最佳吸附初始pH为7~9,过酸过碱的环境均不利于P的吸附;P的吸附过程可在540 min内达到平衡,且动力学曲线较好地符合伪一级和伪二级动力学模型,拟合系数可达97.3%和99.0%;当Cl~-、HCO_3~-、NO_3~-等共存离子的量浓度达到P的10倍时,MgO-BC对P仍具有较强的吸附能力;P的吸附过程较好地符合Langmuir等温模型,拟合系数达99%,理论最大吸附容量为138.07 mg·g~(-1),远高于其它未经改性或改性的生物质炭和几种典型P吸附剂的吸附容量.此外,吸附P后的复合材料可作为肥料施入土壤,可有效实现P的再利用.综上所述,该MgO-BC复合材料在净化实际P污染水体中有着广阔的应用前景.     

海藻酸钠/锆@钙水凝胶的制备及其对磷的吸附研究

利用简便的方法制备了一种新型的海藻酸钠/锆@钙(SA/Zr@Ca)水凝胶材料,采用SEM、XRD对该材料进行了表征,并通过拟合吸附等温模型及吸附动力学模型,结合XPS和Zeta电位分析,研究了该材料对磷酸盐吸附的性能和机理.结果表明,该材料为非晶态的无定型材料.在溶液初始pH为2～7时,SA/Zr@Ca对磷酸盐(以PO...     

碱/抗坏血酸活化分子氧氧化水中As（III）

研究了碱/抗坏血酸（H₂A）活化分子氧体系（碱/H₂A体系）氧化水中三价砷（As（III））的过程与机理.考察了pH、H₂A浓度、As（III）初始浓度、水中常见阴离子（Cl^-、NO₃^-、HCO₃^-）和有机质富里酸对As（III）氧化效率的影响,通过自由基抑制实验及电子自旋共振（ESR）鉴定了体系中的活性氧物质（ROS）,并采用液相色谱-质谱分析技术鉴定了H₂A的降解产物.结果表明,在pH=9~12范围内,pH值越高,As（III）氧化速率越快;pH=10条件下,随着H₂A浓度从0.05 mmol·L^-1增加到1 mmol·L^-1,反应1 h后,As（III）氧化率从24%增加至92%.机理研究结果表明,H₂O₂是碱/H₂A活化分子氧体系中氧化As（III）的主要ROS,它主要来自碱性条件下H₂A与分子氧的单电子或双电子反应,同时,体系中H₂A也发生了氧化性降解.碱/H₂A体系可用于含砷废水的预处理,并与离子交换吸附方法联合,实现高效除砷.     

曝气和阿科蔓填料对月湖围隔中的水质改善作用

在重富营养化的武汉月湖建立围隔,研究了曝气和投放阿科蔓填料对水质的改善作用。结果表明:建立围隔(5m×5m)后,会使内外水的TP浓度产生明显差异,发生水华的程度和频率增加,进而对透明度(SD)、Chla和COD造成负面影响;水下曝气、放置水花生浮床能够减轻水华发生的频率和程度。经13个月的曝气(每天2~3小时),能够明显降低水中的TN浓度,对TP和COD没有明显影响,在有水华时,能够通过抑制水华而降低Chla,提高SD;在没有水华时,对Chla和SD无明显影响。经11个月的围隔实验,投放阿科蔓(每个围隔2m)2能够能够降低COD和Chla浓度,提高SD,但对TN、TP浓度没有明显影响。     

渤海海冰Modis影像中"伪海冰像元"消除方法的探讨

"伪海冰像元"对渤海海冰范围分布信息的提取产生影响,消除伪海冰像元需要得到一些传感器、大气状况等参数,但往往很难全部得到满足.本文研究了在不知道传感器、大气状况等参数的条件下,通过对数字影像进行实验分析,提取传感器、大气状况引起的脉冲响应函数,并利用该函数结合频域逆滤波和维纳滤波器求解消除非理想脉冲响应的反卷积函数,在空域利用反卷积函数对图像进行逆处理的"伪海冰像元"消除方法.试验结果表明,该方法能够达到降低"伪海冰像元"与其邻域海水像元之间分离度的目的,从而较好的在渤海海区Modis影像中实现分离出"伪海冰像元"的效果.     

碱性环境中臭氧破解污泥的效果研究

实验研究发现,在碱性环境中臭氧破解污泥的效果下降;将污泥pH调至11,24 h后,MLSS减少率=38.3%、MLVSS减少率=45.1%;通入臭氧18 min后,MLSS减少率=18.3%、MLVSS减少率=27.2%;污泥减量过程中pH呈下降趋势.     

黄河干流宁蒙段溶解性有机物组分特征及其与金属离子的相关性

溶解性有机物(dissolved organic matter,DOM)是天然水体的重要组成部分,由于化学极性及所含的官能团不同,其在水体中的化学行为也不同.本研究以黄河干流宁蒙段为研究对象,于2015年4月采集了下河沿至头道拐沿程7个断面的水样,采用XAD系列树脂将DOM分为疏水性酸(hydrophobic acid,HOA)、疏水性碱(hydrophobic base,HOB)、弱疏水性酸(weak hydrophobic acid,WHOA)和亲水性物质(hydrophilic matter,HYI)这4个组分,探讨了DOM组分含量、荧光峰值及其与Pb、Zn、Cu、Cr、As这5种金属离子之间的相关性.结果表明,黄河宁蒙段DOM总量由下河沿至头道拐沿程逐渐增加.各断面DOM腐殖化程度较低,以亲水性的蛋白质类小分子物质(HYI)为主,疏水性酸(HOA)次之,这与黄河沿岸排污导致内源作用增强有关.三维荧光光谱中类腐殖质和类蛋白质荧光峰型显著,且类腐殖质峰沿程逐渐增强,进一步证实了内源污水输入的影响.SPSS相关性分析结果表明,DOM与5种金属离子呈现出不同程度的相关性,其中与Cu离子显著相关;4种组分中HYI与Cu离子的相关性最强,说明二者在迁移转化过程中存在显著相互作用.进一步研究发现,芳香蛋白类物质荧光峰强度随Cu离子浓度的升高而降低,这可能是Cu与亲水性组分中的芳香类蛋白质发生络合产生荧光淬灭效应,从而导致荧光强度降低.     

海域高温油田1株耐高温耐盐硫酸盐还原菌的筛选与生理特性及活性抑制

油田中硫酸盐还原菌(SRP)的生长代谢能产生大量H_2S,会引起油藏酸化和微生物腐蚀等严重的生产和环境问题,而关于油田环境中SRP微生物多样性与生理活性的研究仍十分缺乏.为了深入了解我国渤海湾海域高温酸化油藏中SRP代谢特点并探究其潜在危害控制方法,本研究采用厌氧纯培养技术从渤海湾某高温油田采出水中分离筛选到1株耐高温、耐盐的SRP菌株BQ1,研究了其生理特性,并评价了不同杀菌剂和代谢抑制剂对其产H_2S活性的影响.结果表明,菌株BQ1的细胞呈短杆状,大小为(1.2~2.5)μm×(0.5~0.8)μm,有运动性.尽管BQ1与普通脱硫弧菌(Desulfovibrio vulgaris Hildenborough)的16S rRNA基因序列相似性达99%,但两者生理特性具有明显差异.BQ1可在温度为14~70℃(最适30℃)、p H 6.0~9.0(最适7.0)、盐度为0%~10%条件下生长代谢.BQ1可利用甲酸钠、乳酸钠、乙酸盐等多种碳源,能以硫酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐或单质硫为唯一电子受体产生H_2S.次氯酸钠(600 mg·L~(-1))、苄基三甲基氯化铵(300 mg·L~(-1))或NaNO_3(800 mg·L~(-1))对BQ1产H_2S活性无明显抑制效果.戊二醛(50 mg·L~(-1))、溴硝醇(30 mg·L~(-1))、二氧化氯(50 mg·L~(-1))或NaNO_2(70 mg·L~(-1))可抑制BQ1产H_2S活性达30 d以上,是控制渤海湾高温油田微生物酸化的潜在有效抑制剂.     

钢铁行业大气环境影响评价方法与建议

按钢铁行业大气环评报告书的结构和顺序,结合HJ 2.2-2008《环境影响评价技术导则大气环境》中的相关技术要求,从评价因子、源强、评价等级、大气监测、大气预测、防护距离等方面出发,分析了钢铁行业大气环评中的评价等级确定、大气监测、大气预测等工作中存在的问题,并提出解决方案和建议对策。