- 王长安;吴梦洁;赵鹏勃;高昕玥;顾俊彦;侯育杰;白文刚;车得福;
化石燃料燃烧伴随大量碳排放，对生态环境构成严重威胁，开发新型零碳燃料已成为实现“双碳”目标的核心路径之一。铁粉燃料凭借体积能量密度高、储量丰富、制备及应用成本较低、燃烧产物易于回收等优势，成为极具潜力的零碳能源载体之一。系统梳理了国内外铁粉燃料燃烧技术的研究现状与应用进展，首先依据研究侧重点与技术手段的差异，对铁粉颗粒的燃烧模型进行了归纳分类，并总结了当前应用于铁粉颗粒燃烧过程的诊断技术。在此基础上，深入揭示了粒径尺寸、当量比及氧气体积分数等因素对铁粉颗粒燃烧特性的影响规律，系统剖析了铁粉燃烧过程的点火特性、火焰传播行为及污染物生成机制，明确了关键参数的优化区间。随后，围绕铁粉燃料储能发电系统，对其发展现状进行了阐述，归纳了储能环节中铁粉颗粒还原再生技术的核心原理、技术优势及应用瓶颈。最后从基础研究和技术应用角度对可再生铁粉燃料的未来发展进行了展望，明确了后续的重点研究方向。研究铁粉燃料燃烧的新型能源转换技术，对加速全球能源结构转型、构建低碳经济体系具有重要的理论与实践价值。
2026年02期 v.32;No.186 1-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 2996K] [阅读次数：0 ] - 钟国炼;蒋国安;陈文方;王斌;刘文扬;高利平;林永江;陈锦成;张海;
人工智能的突破性进展为构建具备自寻优、自适应、自维护等特征的智慧电厂模式提供了颠覆性技术支撑，推动电力行业从传统自动化向真正智能化的深刻转型。系统梳理了人工智能技术与电厂生产流程深度融合的最新进展，聚焦于其在提升电厂效率、安全与可靠性方面的核心作用。通过建立“运行–检测–维护”三位一体的分析框架，深入评估了典型算法在热力系统运行优化、复杂工况参数预测、设备全生命周期故障诊断预警等场景中的应用。进一步地，揭示了当前人工智能技术在电力生产系统中的规模化应用仍面临若干关键瓶颈：首先，模型可解释性不足导致算法决策过程如同“黑箱”，难以获得运行人员的完全信任，在安全苛求的电力系统中推广受阻；其次，针对复杂多变的现场工况，现有模型往往依赖大量标注数据，在工况迁移、燃料变化等场景下泛化能力薄弱；此外，人工智能模型与现有工业控制硬件、实时操作系统的融合集成仍存在困难，边缘计算设备的算力与能耗限制也制约了复杂模型的现场部署。为切实提升电厂智慧化水平，突破上述瓶颈，最后结合人工智能前沿技术、面向电力领域的专业大模型及工业互联网架构，提出一种“云–边–端”协同的工业现场解决方案与渐进式技术演进路径。这一体系旨在为火电厂实现安全、高效、清洁、低碳的智能化转型升级提供系统性的实践指引与技术支撑，助力能源电力行业在数字时代实现高质量发展。
2026年02期 v.32;No.186 25-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 2163K] [阅读次数：0 ] - 付柯鸣;杨盼曦;郝烜至;郭伟;俞尊义;李红强;郑宇行;杨伯伦;吴志强;
煤炭大分子结构的精准解析与模型高效构建是理解其宏观性质与微观反应机理的关键，对煤炭的高效清洁利用具有重要理论指导意义。为全面了解煤炭大分子结构解析和模型构建研究现状和发展趋势，构建更贴近真实煤炭体系的分子模型，从煤炭大分子结构的分析方法、结构解析以及模型构建等方面进行了系统论述，讨论了当前传统构建方法存在的局限性，并对人工智能（AI）驱动的煤炭大分子智能构建进行了展望。在煤炭大分子结构研究领域，分析方法已从早期依赖单一谱图技术的传统手段，发展为多尺度、多技术融合的现代综合表征体系，能够系统揭示煤的三维空间结构与化学键分布信息。基于此，研究进一步明确了煤炭大分子是以“基本结构单元”为基础，由规则与不规则部分通过共价与非共价键协同连接而成的多尺度复杂体系，并总结了煤结构随煤化程度加深的演化规律。在模型构建方面，目前普遍遵循“试验表征—结构推导—模型构建”的常规构建流程，存在跨煤阶适配性差、大规模模型构建效率低、动态反应预测能力弱等瓶颈，制约了煤炭分子结构研究的深化及其清洁高效利用技术的突破。为此，系统梳理了不同煤阶典型大分子模型的演进脉络，以直观展现其发展趋势。展望了以人工智能驱动的煤炭分子模型智能构建方向，旨在为煤炭行业智能化、绿色化转型提供理论支撑，为煤炭清洁高效利用的分子级精准调控提供全新技术路径。
2026年02期 v.32;No.186 42-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 2532K] [阅读次数：0 ] - 赵东旭;田涛;张雨;荆洁颖;李文英;
煤焦油中富含稠环芳烃，其选择性加氢不仅是消除持久性环境污染的手段，更是制备高能量密度航空燃料和液态有机储氢载体的关键技术。然而，受限于中间体脱芳构化引发的复杂竞争反应路径，该过程在加氢深度的精准调控方面仍面临巨大挑战。机理分析表明：催化剂表面稠环芳烃的吸附构型（受金属电子结构与几何结构调控）以及加氢中间体稳定性降低，是影响选择性的关键因素。系统综述了稠环芳烃选择性加氢的催化调控策略。在活性金属方面，重点探讨了如何通过合金化设计、尺寸效应及金属–载体相互作用的优化，增强活性位点对目标中间体的特异性识别能力，以平衡产物生成与脱附速率；在载体方面，阐述了利用孔道择形催化特性及氢溢流机制调控氢源空间分布对反应路径的导向作用。目前该领域研究在反应路径可视化、中间体动态行为追踪以及氢迁移定量分析方面仍存在明显不足。未来研究需综合运用原位表征、理论模拟与机器学习等方法，构建精确的“结构–选择性”构效关系模型，以指导高效催化剂的理性设计，进而突破煤焦油高值化利用的技术壁垒，实现新型能源化学品的精准合成。
2026年02期 v.32;No.186 65-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 2506K] [阅读次数：0 ] - 刘道燃;仇乐乐;付宗品;李彤;胡淑婷;钟梅;赵云鹏;
富油煤作为一种富含富氢结构的特殊煤炭资源，在实现煤炭清洁高效利用方面展现出巨大潜力。系统综述了富油煤溶剂萃取和直接液化技术的研究进展。在溶剂萃取技术方面，重点探讨了低温萃取、热萃取、生物质共萃取及超临界萃取等方法的机理、溶剂体系优化及在获取高值化学品、液体燃料和多功能碳材料中的应用。其中，低温萃取技术条件温和，可有效保留富油煤主体结构，是研究富油煤大分子结构的重要手段。热萃取技术通过适度提升反应温度强化煤的溶胀与裂解，在制备液体燃料前驱体方面前景广阔。生物质共萃取技术借助生物质的富氢特性与协同裂解效应，不仅可提升萃取产物的氢碳比，还能降低反应过程的环境压力。超临界萃取技术则利用超临界流体（如CO_2、乙醇等）优异的传质与渗透性能，实现了萃取过程的绿色化与高效化。在直接液化部分，系统分析了溶剂、催化剂、温度、压力及气氛等关键因素对液化效率的影响，并阐述了溶剂供氢的核心机制（自由基机制、氢穿梭机制和氢解机制）。溶剂作为液化反应的核心媒介，在溶解、供氢及传递氢中发挥重要作用。当前研究多结合密度泛函理论等手段对供氢溶剂进行合理设计与优化。催化剂方面，铁基催化剂因成本低廉、资源丰富、适配性强等优势应用最为广泛，其研究重点集中于活性相调控、分散性优化及协同效应强化；通过与Co、Ni等元素耦合，可进一步提升催化性能，显著提高煤转化率与液化油产率。此外，适宜的温度有助于平衡自由基生成与加氢速率，避免过度缩聚；适度提高压力能增加氢气溶解度，促进氢自由基与煤裂解自由基的结合；而CO、CH_4等替代气氛的研究则为降低工艺成本、提升经济性提供了新路径。在溶剂供氢机制中，氢解机制因转化率极低而未获广泛认可，当前研究主要集中于自由基机制与氢穿梭机制。自由基机制包含分步机制与协同机制，其中协同机制因反应能垒更低而占主导地位。氢穿梭机制则涉及气体氢→煤、溶剂氢→煤、气体氢→溶剂→煤3条路径，溶剂作为关键载体介导氢的二次分布，同位素示踪研究已证实其在不同产物间的定向迁移规律。系统梳理了富油煤萃取与液化技术的研究现状，深入剖析了其中存在的技术瓶颈与核心科学问题，旨在为富油煤低碳高值转化技术的优化升级提供理论参考与技术支撑，促进相关领域的技术发展。
2026年02期 v.32;No.186 82-107页 [查看摘要][在线阅读][下载 2533K] [阅读次数：0 ] - 张梦嫄;张沁蓉;沈国强;刘雪梅;薛康;高睿杰;张香文;邹吉军;潘伦;
氢能作为质量热值高、清洁的可再生能源，在交通、化工、航空航天等领域展现出广阔应用前景。为实现能源安全与“双碳”目标，发展可再生氢能及其储运技术成为关键环节。有机液体储氢（LOHC）以其高密度氢储存能力、良好热力学性质和兼容现有燃料基础设施的优势，成为绿氢储运的重要方式之一。然而，其加氢/脱氢效率高度依赖催化剂性能，现有研究多聚焦单一贵金属催化剂的开发，但因制备方法、载体特性及反应条件差异导致活性数据难以横向对比，制约了构效关系的深入解析与高效催化剂的优化设计。面向有机液体载体高效加氢的需求，以单苄基甲苯（H0-MBT）和二苄基甲苯（H0-DBT）为反应底物，采用过量浸渍法平行制备了Ru/Al_2O_3、Rh/Al_2O_3、Pd/Al_2O_3和Pt/Al_2O_3贵金属加氢催化剂。通过TEM、H_2-TPR、N_2吸附-脱附、XRD和XPS等手段系统表征其物理化学性质，并对其催化加氢性能进行了系统比较研究。结果表明：Pt/Al_2O_3因γ-Al_2O_3表面五配位Al~(3+)位的强锚定作用，金属分散性最佳、平均粒径最小（<2 nm）。催化加氢反应性能显示，Pt/Al_2O_3活性最高，完全加氢时间分别为80 min和120 min，显著优于其他贵金属催化剂。在催化剂负载Pt质量分数为0.5%、5 MPa H_2、600 r/min条件下，H0-MBT和H0-DBT的最佳反应温度分别为160℃和180℃。该研究为高效LOHC加氢催化剂设计与工艺优化提供了基础数据支撑。
2026年02期 v.32;No.186 108-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 2340K] [阅读次数：0 ] - 符祝富;赵欣悦;陈禹年;吴泽宇;薛渊;
以CO_2和绿氢为原料合成绿色甲醇是实现碳资源循环与能源结构转型的重要路径，而高效催化剂仍是制约其工业化的瓶颈。尖晶石（AB_2O_4）因阳离子可交换、结构稳固与表面酸碱协同，是催化CO_2加氢制甲醇的理想材料。系统整理了尖晶石催化剂的构效关系与改性策略的研究进展：首先，深入分析了尖晶石催化CO_2加氢制甲醇的反应机理，指出CO_2活化机制主要依赖于尖晶石表面氧空位（O_v）介导的电子转移与晶格内固有的Lewis酸碱对（M~(n+)-O~(2-)）协同作用。同时，H_2在尖晶石催化剂上的活化多通过异裂解离途径进行，O_v浓度、金属中心的电子结构以及M~(n+)-O~(2-)对的协同效应显著影响H_2活化能垒。CO_2加氢制甲醇的反应路径主要存在2条竞争性路径：甲酸盐路径与逆水煤气变换耦合CO加氢路径（RWGS+CO加氢）。其次，总结了尖晶石催化剂的改性策略，包括氧空位精准调控、配位–电子结构协同优化、活性金属–尖晶石界面协同强化以及尖晶石–分子筛串联催化剂构建。氧空位调控、配位–电子结构改性等通过元素掺杂、还原预处理、晶面暴露等策略实现，高密度表面O_v可显著增强CO_2吸附与活化能力，促进甲酸盐路径。活性金属–尖晶石协同作用通过构建强金属–载体相互作用（SMSI），实现H_2在金属位点解离、CO_2在尖晶石位点活化的空间分区活化，有效抑制副反应。尖晶石催化剂上CO_2加氢制甲醇的路径选择并非静态过程，而是受表面组成、缺陷结构、金属协同及反应条件动态调控的结果。尖晶石体系在CO_2加氢制甲醇反应中展现出良好的选择性与稳定性优势；然而，其在含杂质气源条件下的长期稳定性有待深入探索，且在温和条件下的时空产率仍是工程化瓶颈。未来研究应聚焦于气源杂质稳定性与抗毒设计、原位/工况表征与微观动力学协同、活性位点/结构定向调控、界面工程的定量化与可逆调控、串联催化与反应工程协同优化等方面，通过“缺陷–配位–界面”核心调控框架，实现尖晶石催化剂在CO_2加氢制甲醇反应中的性能突破。该综述旨在从原子尺度阐明催化剂结构与反应路径的构效关系，为高性能尖晶石催化剂设计提供理论指导。
2026年02期 v.32;No.186 119-136页 [查看摘要][在线阅读][下载 2334K] [阅读次数：0 ] - 姜海峰;周瀚闻;齐佳豪;曹政;牛晓娟;洪文鹏;
随着全球气候问题日益严峻，碳捕集技术对于实现“双碳”目标的重要性愈加凸显。开发高效且低能耗的先进CO_2固体吸附材料是碳捕集领域的研究焦点。煤沥青作为煤热转化的衍生物不仅含碳量高、成本低且产量大，且其衍生的多孔炭吸附剂具有优异的理化性能和结构稳定性，在CO_2捕集方面展现出巨大潜力。综述了煤沥青基吸附剂的制备方法和碳捕集性能提升策略，为利用煤沥青开发低成本且性能优异的碳捕集吸附剂提供了重要参考和技术支撑。首先，介绍了煤沥青基吸附剂的吸附机理并详细阐述了其在碳捕集过程中的复合吸附机制，随后详尽讨论了基于模板法、活化法等方法制备煤沥青基多孔炭的特点与进展。在此基础上，进一步全面梳理了杂原子掺杂、金属掺杂改性和其他改性技术等策略在提升煤沥青基多孔炭性能方面的强化机制，讨论了性能提升方式对煤沥青基多孔炭的孔隙结构和CO_2吸附性能的作用效果。最后，聚焦于煤沥青基多孔炭在碳捕集实际应用中亟待解决的瓶颈问题，结合不同工艺优化技术对其未来发展前景进行了展望。
2026年02期 v.32;No.186 137-151页 [查看摘要][在线阅读][下载 2686K] [阅读次数：0 ] - 穆林;王震;孙萌;高佳佳;尚妍;东明;陈建标;
系统综述了机器学习在化学链技术中的应用现状、关键挑战与未来发展方向。化学链技术作为一种高效的碳捕集与能源转化途径，其核心在于载氧体的设计与反应系统的优化。传统研究方法依赖试错实验与计算模拟，成本高、周期长。机器学习通过数据驱动建模，在高通量筛选、反应器优化、过程控制等方面展现出强大潜力。首先介绍了化学链技术与机器学习的基本概念，随后重点探讨了机器学习在载氧体性能预测、合成路径优化、反应器建模、流程模拟与故障诊断等方面的最新研究进展。最后，总结了当前面临的数据稀缺、模型可解释性不足、跨体系泛化能力弱等挑战，并展望了物理信息机器学习、联邦学习以及数字孪生等未来发展方向，以推动化学链技术的智能化与工业化进程。
2026年02期 v.32;No.186 152-176页 [查看摘要][在线阅读][下载 2459K] [阅读次数：0 ] - 宋婷婷;刘日新;赵明辉;崔鹏俊;马花花;曾亮;刘振江;朱蕊;
集成碳捕集与利用—逆水煤气变换工艺（ICCU-RWGS）有效结合CO_2捕集与加氢转化过程，是降低工业碳排放、推动碳中和目标实现的关键技术路径之一。该工艺以钙基CO_2吸附材料为核心，可直接将捕集的CO_2原位加氢转化为合成气，其品质通常以H_2与CO_x(CO、CO_2)的物质的量比（M值）衡量。研究旨在通过该工艺高效制备M值为2.00～2.05的合成气，从而为下游费托合成、甲醇合成等工段提供高适配性的原料气。对温度、压力及钙氢物质的量比（n(CaCO_3):n(H_2)）等关键操作参数进行热力学平衡分析与计算。结果表明，最佳操作条件为700℃、0.1 MPa及钙氢物质的量比为1∶2，此外，H_2O的存在会对加氢转化性能产生不利影响。在此基础上，通过固定床小试实验研究进行含钙天然矿石的筛选，结果表明，在反应温度为700℃、压力为0.1 MPa以及钙氢物质的量比为1∶2的条件下，白云石表现出更优的ICCU-RWGS反应性能，且该操作条件与热力学预测结果一致。在最优条件下，进一步探究其循环性能，结果表明，20个循环内的M值未发生显著衰减，且循环后的白云石未出现明显的烧结现象，展现出良好的循环稳定性和结构稳定性。总体而言，研究在ICCU-RWGS工艺的基础上，通过系统调控操作参数提高产物中CO_x的物质的量比例，制备高品质合成气以满足下游化学品与燃料合成原料需求。
2026年02期 v.32;No.186 177-189页 [查看摘要][在线阅读][下载 2731K] [阅读次数：0 ] - 张凌菲;孙云琪;王清睿;金珩聿;徐俊;乔瑜;杨晴;杨海平;陈汉平;
中国城市生活垃圾清运量逐年增加，“垃圾围城”现象日益严峻。目前，我国虽初步实现生活垃圾分类，但分类后生活垃圾组分复杂，采用传统焚烧处置方式资源浪费大、二次污染严重，严重制约了生活垃圾精细低碳利用，亟需构建碳排放约束条件下分类生活垃圾精细利用方案。提出了厨余垃圾厌氧发酵-纤维质垃圾高温共热解-废塑料催化热解耦合方案，精细利用后产生的气、液、固三态产物可直接作为资源使用。结果表明，以京津冀地区300 t生活垃圾为案例，提出的分类生活垃圾精细化利用方案相较传统焚烧技术的碳减排潜力为39.35%，产生的沼气、热解气、富烃气可替代20.57 t煤制天然气和26.95 t焦炉煤气，燃料油可替代15.31 t柴油。为评估本方案的宏观减排效益，基于2023年全国生活垃圾数据进行了情景分析。结果表明，在全国范围内采用该分类精细化利用方案，相较于传统焚烧技术每年可实现的CO_2减排量约为7 958.49万t。进一步的区域分析揭示了显著的地区差异性：华北地区呈现出最高的相对减排率，潜力达45.87%；而从绝对减排量来看，广东省的贡献最大，为1 719.23万t。研究结果实现了对分类生活垃圾精细化利用方案的碳减排潜力分析，为“双碳”背景下我国城市生活垃圾低碳化利用政策制定提供基础数据和理论参考。
2026年02期 v.32;No.186 190-199页 [查看摘要][在线阅读][下载 2201K] [阅读次数：0 ] - 牛佳宝;马明怡;严鑫;叶翔;贾德东;张权;王兴宝;何孝军;李宏强;
电催化二氧化碳还原反应（eCO_2RR）是实现碳循环和储存可再生能源的关键技术。开发高效和低成本的碳基电催化剂是当前研究的热点。源自煤炭、石油及其工业副产物等化石资源的稠环芳烃（PAHs），因其结构可调、成本低廉、资源丰富以及富含多环芳香结构等优势，成为构建高效eCO_2RR催化剂的理想前驱体。系统梳理了基于化石资源衍生PAHs基碳材料在eCO_2RR中的研究进展，首先阐述了不同化石资源衍生PAHs的组成特征及预处理方法，阐明了酸碱洗涤脱灰、预氧化交联改性及溶剂萃取分离等预处理工艺在提升碳纯度、优化组分分布和提升前驱体热稳定性方面的关键作用，为后续高性能碳材料的制备奠定基础；其次，重点总结了将化石资源衍生PAHs转化为高性能碳催化剂的核心构筑策略，包括活化法构建分级多孔结构、模板法调控形貌及缺陷工程优化电子结构与活性位点密度；随后，深入探讨了材料结构与eCO_2RR性能之间的构效关系，阐明了比表面积、孔隙结构及活性位点配位环境对传质效率、中间体吸附能及产物选择性的调控作用，并强调了先进表征与理论计算在揭示反应机理中的关键作用。最后，讨论了化石资源衍生PAHs基碳材料在前驱体复杂性高、反应机理不明、多碳产物选择性低和规模化程度不足的挑战，并展望了分子结构设计、原位表征耦合理论计算、机器学习以及规模化应用等未来研究方向。
2026年02期 v.32;No.186 200-218页 [查看摘要][在线阅读][下载 3327K] [阅读次数：0 ] - 赵徐杰;王雨柔;石晓雷;陶璇;朱正垚;潘子君;陈伟;方真;
为契合“双碳”目标，解决直接热解生物炭比表面积小、表面活性官能团匮乏、高价值应用受限的问题，系统地梳理生物质基多孔掺氮炭的制备技术与电化学应用规律，为定向设计与产业化提供理论支撑。以富氮/贫氮生物质为分类依据，对比物理活化与化学活化的优劣及机理，系统探究一步法（同步热解、活化与掺氮）与多步法（热解—活化—掺氮分步进行）的工艺特性；深入分析孔结构（分级多孔构型）与掺氮特性（含氮官能团类型及含量）对电化学性能的构效关系，重点研究材料在超级电容器、氧还原反应电催化及锂/钠离子电池中的应用机制。化学活化（以KOH为代表）比物理活化更易构建高比表面积（最高达3 142 m~2/g）和分级多孔结构；富氮生物质可通过自掺杂实现氮质量分数最高19.45%，贫氮生物质需外源掺氮，一步法工艺简便但面临“高温活化增强与氮含量降低”的核心矛盾，快速热解技术为孔-氮协同调控提供新路径；多孔掺氮炭凭借分级孔结构与丰富含氮官能团，在超级电容器中实现最高473.5 F/g比电容及99%循环保持率，在氧还原反应（ORR）中展现出媲美Pt/C的催化活性与稳定性，在电池中显著提升离子存储与传输性能。活化与掺氮的协同改性是提升生物质炭性能的关键，一步法是未来低成本制备的主流方向，后续需通过优化工艺参数、揭示反应机理、解决批次稳定性问题，推动其在电化学领域的规模化应用。
2026年02期 v.32;No.186 219-238页 [查看摘要][在线阅读][下载 2480K] [阅读次数：0 ] - 孙颖;张坤;马佳鑫;刘畅;吴抒遥;邱介山;张薇;
面向大规模储能对高性价比、长循环稳定钠离子电池（SIBs）的迫切需求，开发高性能碳基负极材料至关重要。针对金属硫化物负极在储钠过程中体积膨胀严重、循环稳定性差的核心挑战，提出了一种简易绿色的材料设计策略：以葡萄糖（C_6H_(12)O_6）为碳源，硫代乙酰胺为硫源，对双金属氧化物前驱体进行一步水热硫化及后续煅烧处理，成功制备了硫掺杂碳包覆的Sb-Mo-S复合材料（Sb_2S_3/Mo_2S_3@SC），并将其应用于SIBs的负极。结果表明：当碳源葡萄糖添加比例合适时，成功制备了由金属硫化物纳米花与稳定碳层组成的复合结构。该碳层不仅作为机械骨架有效缓冲了充放电过程中的体积膨胀，抑制了材料粉化，还显著增强了电子传导，优化了反应动力学。电化学测试结果显示：当前驱体Sb_2MoO_6和葡萄糖的投料质量比为1∶3时，所得的Sb_2S_3/Mo_2S_3@SC-3具有优异的储钠性能，在0.2和1 A/g的电流密度下分别循环200圈和500圈后，其比容量分别为678.47和589.77 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629.84和484.73 mAh/g，当电流密度恢复到0.05 A/g后，比容量为645.36 mAh/g，具有优异的倍率性能。动力学分析进一步揭示，其电荷存储以赝电容行为为主导，并具有较高的钠离子扩散系数。研究通过巧妙的碳包覆与硫掺杂协同设计，为开发兼具高容量、长寿命和优异倍率性能的钠离子电池负极材料提供了新思路。
2026年02期 v.32;No.186 239-248页 [查看摘要][在线阅读][下载 2436K] [阅读次数：0 ] - 郝佳乐;尹健;王文浠;薛楠;何天启;李丹枫;朱慧;殷娇;
钠离子电池凭借钠元素在地壳中丰度高（约2.36%）、分布广泛、成本低廉且电化学特性与锂离子电池相近等优势，成为锂离子电池在低速电动车、大规模储能等领域的重要补充，极具产业化应用潜力。其中硬炭材料因层间距适配钠离子嵌入/脱嵌、循环稳定性优异，是目前钠离子电池负极的主流候选材料。特别是以煤炭为前驱体的煤基硬炭，因成本低、碳得率高、制备工艺易规模化放大等突出特点，适配规模储能需求。然而，煤基硬炭受煤炭固有芳香族结构影响，普遍存在可逆比容量低（多低于300 mAh/g）、倍率性能欠佳、首次库仑效率不足等瓶颈问题，严重制约其在高性能钠离子电池中的应用。深入研究表明，这些问题的关键在于纳米孔结构调控不足，导致钠离子传输路径不畅、不可逆嵌插位点过多，难以实现钠离子的高效可逆存储。系统综述了煤基硬炭用于钠离子存储的研究进展，重点围绕其储钠机制、前驱体选择与热化学转化过程中的结构调控策略展开论述。通过选取低变质程度煤（如褐煤、长焰煤等）、引入非芳香组分、充分利用煤中固有盐组分等的热化学转化制备方法，可有效抑制碳化过程中稠环芳烃的过度聚集，调控硬炭的微晶尺寸、层间距及孔道分布。在此基础上，进一步详细讨论了多种热化学转化过程的调控策略，包括碳化工艺控制、交联反应、造孔工程及包覆等，实现适合钠可逆存储的闭孔/超微孔结构的定向构建，从而同步提升煤基硬炭的平台容量、首次库仑效率及倍率性能。最后，结合当前产业化需求与技术瓶颈，对高性能、低成本钠离子电池负极材料的未来发展进行了展望，强调了热化学转化对煤基硬炭微观结构定向调控的重要性，为推动煤基硬炭的产业化应用与钠离子电池储能技术的迭代升级提供参考。
2026年02期 v.32;No.186 249-272页 [查看摘要][在线阅读][下载 2904K] [阅读次数：0 ] - 陆宏娜;钟丽蓉;夏铭;李彦君;刘媛媛;
水系锌离子电池(AZIBs)兼具高能量密度和本质安全等优点，在储能领域展现出广阔的发展前景。然而，水合Zn~(2+)的半径较大，导致正极材料在充放电过程中易发生结构坍塌或不可逆相变。因此，开发稳定高效的储锌正极材料，是推动AZIBs快速发展的关键之一。多金属氧酸盐(简称多酸)，具有较高的氧化还原能力和多电子转移等特性，是极具潜力的电化学储能材料。但多酸自身存在易团聚、易溶于水和导电性差等问题，导致其倍率性能和循环寿命不理想。基于此，制备了一系列钒(V)改性的Keggin型磷钼钒酸，并将其与还原氧化石墨烯(rGO)-聚苯胺(PANI)载体进行复合，以抗多酸溶解团聚的同时，增强其导电性。研究表明：V由于具有更高的电负性，能够增强多酸的氧化还原能力。因而V改性的多酸基电极材料的电化学性能，特别是倍率性能得到了显著提高。其中，2个V原子取代改性的多酸基电极，在0.2 A/g的电流密度下放电比容量达286 mAh/g，且在2 A/g的高电流密度下循环1 000圈后，容量保持率仍达77%。反应动力学研究进一步证实，多酸基电极材料在AZIBs中的电化学反应过程为扩散和电容共同控制，且具有较大的Zn~(2+)扩散系数和较好的电荷转移动力学，能够为高效储锌提供有利保障。研究可为高性能AZIBs电极材料的设计和开发提供新思路和新方法。
2026年02期 v.32;No.186 273-283页 [查看摘要][在线阅读][下载 2318K] [阅读次数：0 ] - 姚奇;张传业;朱治衡;万慧凝;王瑞琪;李永红;吴玉花;吴建波;张慧;白红存;
重点研究了玉米秸秆中叶片、茎皮和茎髓等衍生多孔生物碳材料的制备和储氢性能。以植物组织学与材料结构演化的交叉视角切入，创新性地提出了基于植物组织部位差异的前驱体调控策略，系统揭示了原料部位特性在决定生物质碳材料结构生成与储氢表现中的核心作用。通过对组成差异与微观结构、孔隙特征及吸附行为的逐层关联，阐明了前驱体部位对材料性能的深度影响机制，为构建“原料-结构-性能”构效关系提供了理论支撑。结果表明：原料部位差异在孔隙结构的形成机制中发挥关键作用。茎髓因其高半纤维素、低木质素的化学组成，更易在活化过程中形成高度无序、易刻蚀的碳骨架，最终构筑出比表面积为3 723.8 m~2/g、微孔体积为1.57 cm~3/g的发达微孔网络，孔径集中于0.7～1.0 nm的理想储氢区间，表现出显著的结构优势。在此结构优势作用下，该材料在77 K下实现4.12%的最大储氢容量，并在5.0 MPa压力下进一步提升至5.54%。相比之下，叶片与茎皮衍生碳材料由于木质素含量差异，孔隙发育程度与储氢性能存在一定差别。通过玉米秸秆不同部位化学组成与材料微观结构的系统考察，揭示了前驱体原料特性对多孔碳储氢的调控机制，说明微孔体积及孔径分布是影响低温储氢容量的关键因素。该研究为农业废弃物高值化利用及高性能储氢多孔碳材料的设计构筑提供了新思路与理论依据。
2026年02期 v.32;No.186 284-297页 [查看摘要][在线阅读][下载 2430K] [阅读次数：0 ] - 花昌豪;王莹;陈萍;顾明言;汪辉春;
高效吸附剂是降低NO_x及CO_2排放的有效途径之一。以稻壳为原料，通过尿素、CaO改性和活化，采用试验与密度泛函理论计算相结合的方式，探究了不同含氮生物质炭以及CaO耦合掺氮生物质炭对NO、CO_2及二者协同吸附性能的影响。结果表明：含氮多孔碳以微孔为主，其尿素掺混量一定时，可以促进生物炭孔隙的形成。其中BC1-2比表面积可达1 491.30 m~2/g，微孔率达72.5%。理论计算结果表明，在生物炭中引入含氮基团对NO和CO_2吸附有提升作用。其中，在各含氮官能团中，N-5官能团对NO和CO_2吸附作用最为明显。含吡咯氮生物炭（CN-5）对NO及CO_2吸附较纯生物质炭吸附能分别提升143.88%和13.75%。CaO的耦合进一步增加了N-5基团对气体吸附特性的影响，CaO/CN-5对NO及CO_2吸附能较CN-5提升了5倍以上。CaO和CN-5的耦合对NO/CO_2共吸附具有协同促进作用。CaO/CN-5对NO/CO_2共吸附能较BC、CN-5、CaO/BC分别高出514.97、502.58、35.7 kJ/mol。吸附量结果同样表明，增加含吡咯氮生物炭（CN-5）更有利于气体吸附，CaO耦合CN-5可进一步增加生物炭对气体吸附能力。273 K时，CaO/CN-5体系对NO及CO_2的吸附量分别达到6.342、7.666 mmol/g，较CN-5吸附体系分别提升了2.16%和23.49%。
2026年02期 v.32;No.186 298-309页 [查看摘要][在线阅读][下载 3042K] [阅读次数：0 ] - 王鑫;崔子元;马小娟;林海;张凌玮;王彧斐;
氢气作为一种低碳能源载体，对于推动难以减排行业的脱碳起着关键作用。随着全球能源转型进程的加速以及氢能在各领域应用的拓展，构建高效稳定的氢气供应链成为氢能规模化应用的关键前提。绿色可再生能源如风光等与传统氢气供应链耦合不仅能减少弃风弃光和资源浪费，还能提高低碳电力系统运行的灵活性。近年来，对绿色氢气供应链优化的研究进展迅速。通过对绿色氢气供应链的建模与优化方法进行系统的分类和分析，可以确定研究中忽略的细节和存在的差距。经由对绿色氢气供应链网络各环节的系统梳理，阐明了其耦合关系并评估了关键技术。从绿色氢气供应链网络设计优化及运营优化2个维度对相关文献进行了回顾与评论。指出了当前研究在多周期规划、多目标权衡及协同优化方面已经取得的显著进展，但在转化单元及运输单元的精细化建模以及高时间分辨率的网络设计与运营策略的耦合方面仍存在不足。进一步地，系统梳理了数学模型的共性特征，对决策变量、评价指标和系统常见的约束进行了总结。同时，详细地评述了通用的建模与优化方法，对数学规划法、多目标优化算法以及不确定性建模方法的应用场景与特点进行了对比分析。最后，从全链条精细化建模、多时间尺度耦合等方面指出了现有工作的不足，并对未来的研究方向进行了展望。
2026年02期 v.32;No.186 310-326页 [查看摘要][在线阅读][下载 2268K] [阅读次数：0 ] - 王立宇;方辉煌;黄文仕;蔡熙阳;伍泽赟;王大彪;林立;陈崇启;罗宇;张卿;江莉龙;
氨作为重要的大宗化学品和能源领域的液态储氢载体和燃料，兼具“原料”与“燃料”双重属性，可贯通传统化工产业和新能源产业。基于氨的优异能源特性和我国能源安全战略需要，可发展出一条符合我国能源结构特点的“可再生能源电力制氢—氨液态储氢—安全低成本运氨—无碳产氢用氢”的全链条“零碳”绿色能源循环特色经济路线。作为绿色液态储氢载体和燃料，氨在面向能源终端在工业制氢/加氢、燃料电池、内燃机以及锅炉/工业窑炉等能源领域具有重要应用潜力。面向绿色氨氢能源在能源终端的应用，关键需要突破现有氨分解制氢催化剂反应温度高、氨制氢反应器体积大能耗高以及氨氢转换装备中工艺繁杂、部件难高效匹配等技术难题，亟需系统性开展氨分解制氢催化剂和反应器的设计开发，并进一步研制出包括氨制氢、氨燃料电池、氨内燃机等系列氨氢能源装备及氨氢转换与利用系统解决方案。首先回顾了通过多维度策略实现催化剂低温高效与长期稳定的协同提升，随后凝练了氨制氢反应器产业问题和笔者团队的技术进展。然后，总结了笔者团队通过产学研深度融合开展的包括工业氨制氢及加氢站、氨燃料电池发电动力、氨氢热机发电动力和氨氢掺烧装备在内的氨氢能源装备应用案例。在此基础上，对氨氢能源技术及产业化未来发展进行展望，指出亟需提升氨分解制氢催化剂的活性及稳定性表现，适配氨分解催化剂动力学特性开发高效紧凑氨制氢反应器件，开展氨氢能源装备多部件协同适配及工艺控制优化设计。
2026年02期 v.32;No.186 327-338页 [查看摘要][在线阅读][下载 2999K] [阅读次数：0 ] - 雷睿鹏;应芝;郑晓园;豆斌林;崔国民;
在全球“双碳”目标背景下，利用可再生能源电力驱动电解水与生物质电化学转化，可协同生产绿氢与高附加值化学品，既有助于间歇性可再生能源以化学能形式高效存储，又提升了生物质利用的经济可持续性，具有重要战略意义。系统综述了生物质电化学转化耦合水电解制氢技术，利用原始生物质及其衍生物（醇类、呋喃类、木质素、生物炭等）的氧化反应替代析氧反应，在低能耗产氢的同时，联产甲酸、2,5-呋喃二甲酸及功能炭等高值化学品，实现能源转化与资源循环的协同优化。该技术凭借热力学与动力学优势，通过催化剂设计与新型电解装置开发，在千瓦级工业电流密度下实现稳定运行，验证了工程可行性。然而，当前仍存在原料异质性导致选择性控制困难、阳极催化剂易钝化与寿命短、规模化传质与产物分离成本高昂三大瓶颈。未来突破方向需聚焦高活性、高选择性和高稳定性电催化剂设计，电解反应器与工艺系统创新，基于原位动态过程的反应机理研究以及全流程系统集成与工艺耦合，从而推动该技术从实验室走向规模化应用，为绿色氢能与生物质精炼的融合发展提供系统解决方案。
2026年02期 v.32;No.186 339-352页 [查看摘要][在线阅读][下载 2771K] [阅读次数：1 ] - 贾金鹏;岳志晶;刘向国;杨柯利;周华从;班延鹏;李娜;刘全生;
碳辅助电解水(CAWE)通过在阳极引入碳源，利用碳氧化反应（COR）以替代析氧反应（OER），能够显著降低反应电位，是一种兼具经济性与可持续性的高效制氢策略。开发高活性、低成本且稳定的电催化体系是提升CAWE性能的关键。研究采用电沉积结合循环伏安法（CV）活化策略，在泡沫镍(NF)基底上成功构筑了Ni-Co纳米片结构催化剂，并将其应用于腐植酸（HA）辅助电解水体系，实现高效低能耗制氢。在1 mol/L KOH中添加0.35 g HA时，Ni-Co/NF仅需254.4 mV的过电位即可实现10 mA/cm~2的电流密度，产氢速率为28.22 mL/（h·cm~2），能耗仅为3.82 kWh/Nm~3。机理研究表明，Ni-Co/NF在碱性条件下通过Ni~(2+)/Ni~(3+)与Co~(2+)/Co~(3+)的可逆转化，持续生成高活性自由基O，对HA分子结构进行选择性断裂与氧化，从而实现碳氧化与析氢反应的协同促进。综上，Ni-Co/NF催化剂兼具优异的催化活性及稳定性，为构建低能耗制氢体系及HA电化学转化提供了新的研究思路与理论基础。
2026年02期 v.32;No.186 353-363页 [查看摘要][在线阅读][下载 2238K] [阅读次数：0 ] - 李秉硕;王志财;刘龙飞;张博文;杨天华;
木质素作为生物质资源中唯一富含芳香族结构的可再生组分，其高效解聚与高值利用是生物质能利用领域重点内容。研究以乙醇–水混合溶剂为反应介质实现木质素水热解聚，并耦合水相重整反应实现解聚产物（生物油）的提质。通过探究反应条件对解聚产物收率的影响，发现在反应温度260℃、时间60 min及固液比（木质素/溶剂）（1.5∶20） g/mL时，木质素水热解聚所得生物油重油收率最高，达52.47%。通过对解聚生物油轻质与重质组分的分析发现，重油中以G型酚类（相对含量32.40%）为主，同时富含S型酚类（相对含量17.12%）和酮类化合物（相对含量19.27%），而H型酚类相对含量较低（8.61%）；轻油组分则呈现G型酚类高度富集（相对含量50.11%）和醛类产物占比显著（相对含量38.29%）的特点。在320℃、20 min条件下，水相重整后生物油的热值达到最大值34.21 MJ/kg，有效氢碳物质的量比（H/C_(eff)）达到最大值1.02，能量回收率（R_e）高达86.31%。重油/水相比对产物的选择性具有明显的影响，GC-MS结果表明，当重油/水相比从（1∶40） g/mL增大到（2∶40） g/mL，重整生物油中酚类和酮类产物相对含量整体呈增长趋势，酚类产物由50.08%增加到63.88%，酮类产物由1.19%增加到14.63%；醚类和酯类产物整体呈下降趋势，醚类产物由12.57%降低到1.37%，酯类产物由21.42%降低到11.96%。研究表明，乙醇–水复合溶剂不仅可实现木质素的高效解聚，其反应后水相还可循环用于生物油水相重整，提升生物油的品质，为木质素资源的高值利用提供了可行路径。
2026年02期 v.32;No.186 364-373页 [查看摘要][在线阅读][下载 2385K] [阅读次数：2 ] - 潘灵永;徐林;李红;叶朝希;温昶;
碱性电解水技术是目前主流的可再生能源制氢方式，研究和改善碱性水电解槽的结构性能对提高可再生能源制氢系统效率具有重要意义。乳突状极板在碱性电解槽中得到广泛应用，乳突的分布与排列方式会对电解槽内部流场产生影响，从而影响碱性电解槽整体性能。为研究乳突极板在碱性电解槽中的作用并对其结构进行优化，采用数值模拟方法建立碱性电解槽多物理场仿真模型，基于仿真模型研究极板凹形和凸形乳突间隔排列、交叉排列、顺次排列3种排列方式及其乳突间距（10、15、20 mm）对电解槽中电解液流场、气体组分、温度场分布及电流密度等多物理场分布的影响，并提出优化策略。研究发现，乳突结构可显著改善极板的电解反应强度和气体组分分布，但这一结构也会带来气泡和温度积聚问题；凹形乳突相比凸形乳突更有利于提高电流密度和气体扩散，交叉排列的乳突结构在改善极板电流密度方面优于间隔排列与顺次排列；工作电压为1.8 V、工作温度为70℃时，间隔为15 mm的交叉排列构型的电解槽极化电流密度可达2 004 A/m~2，最高温升相比其他构型可降低近2℃，在温度均匀性、气体体积分数与流场均匀性等方面均表现良好。
2026年02期 v.32;No.186 374-382页 [查看摘要][在线阅读][下载 2289K] [阅读次数：0 ] - 徐斯华;李辉;王绎成;任阳;刘欢;胡红云;姚洪;
随着我国新型城镇化的深入推进与垃圾焚烧技术的广泛普及，城市生活垃圾焚烧飞灰的年产量已突破1 000万t。作为典型城市源危险废物，飞灰中富集重金属及二噁英类高毒性污染物，其科学处置已成为保障生态环境安全、推进“无废城市”建设的重要任务。当前，国内飞灰处理处置已从传统单一的无害化填埋，逐步转型为基于梯级资源化利用的多元化发展模式。在此背景下，通过统计分析全国飞灰的组成特性，明确了主量元素的质量分数范围，如Ca(17.2%～54.3%)、Cl(10.19%～33.27%)、Na(0.26%～12.73%)、K(1.48%～8.57%)等，同时厘清了具有资源化潜力的有色重金属元素（Zn、Pb、Cu等）含量范围及其对应的矿物品位。进一步，通过对国内已产业化应用的低温热处理+水洗、水洗+回炉、高温熔融、水泥窑协同处置等代表性技术项目的调研分析，明确了“二噁英热分解—可溶性盐水洗脱除—含钙组分建材化”是当前国内飞灰资源化的主流路径，并从处理效率、能耗成本、产物附加值及产业化适配性等维度，深度剖析不同技术路径的差异。针对现有产业痛点，提出以可溶性盐回收成本控制、高温熔融产品提质和有价组分全量资源化为重点的发展方向，旨在为飞灰资源化领域的技术创新、工艺优化及产业规模化推广提供更具针对性的实践参考与理论支撑。
2026年02期 v.32;No.186 383-398页 [查看摘要][在线阅读][下载 2532K] [阅读次数：0 ] 下载本期数据