【#利用天然气实现高选择性制备乙烷和氢气#】记者从中国科学技术大学获悉，该校熊宇杰教授、龙冉教授研究团队与国内合作者合作，创新了光催化甲烷无氧偶联的催化剂设计，实现了高选择性制备乙烷和氢气，效率达到中温热催化甲烷无氧偶联水平。研究成果日前发表于《自然·通讯》。#科技新突破#
甲烷是天然气、可燃冰、沼气等的主要成分。如何将储量巨大的甲烷资源转化为具有更高经济附加值的燃料或化工产品，具有重要的科学意义和应用前景。光催化甲烷无氧偶联方法可以在温和条件下将甲烷直接转化，同时获取多碳烃类和氢气，是一条极具吸引力的途径。
熊宇杰介绍，“一方面，光催化甲烷无氧偶联方法无需通过成熟的甲烷重整和费托合成的两步间接转化法，避免了流程复杂、能耗大、生产成本高的缺点。另一方面，该方法无需使用苛刻反应条件，避免了甲烷过度氧化生成大量二氧化碳等副产物。”
目前常用于甲烷无氧偶联的光催化剂主要是金属氧化物半导体材料。熊宇杰说，“该光催化剂中的晶格氧原子，极易将甲烷过度氧化，所以依然会产生部分一氧化碳、二氧化碳等副产物，并导致催化剂完全失活。”
基于此，熊宇杰和龙冉团队提出通过单原子配位负载的方法来调控光催化剂的价带电子结构，形成了极为稳定的单原子和晶格氧的配位结构，避免晶格氧原子直接参与光催化甲烷无氧偶联反应，从而在提高光催化甲烷无氧偶联性能的同时降低甲烷的过度氧化程度。
基于该策略，研究团队实现了每克催化剂每天产生0.7克乙烷，其选择性达到94.3%，同时还能产生同比例的氢气。研究人员进一步通过元素掺杂的方法，提高了催化剂中晶格氧的稳定性，进而延长催化性能的稳定性，为发展高效光催化甲烷无氧偶联催化剂提供了新的思路。
审稿人认为，“该工作使得以光催化路径将甲烷转化为乙烷成为了可能，展示了单原子催化剂的魅力。” （科技日报记者 吴长锋）
甲烷是天然气、可燃冰、沼气等的主要成分。如何将储量巨大的甲烷资源转化为具有更高经济附加值的燃料或化工产品，具有重要的科学意义和应用前景。光催化甲烷无氧偶联方法可以在温和条件下将甲烷直接转化，同时获取多碳烃类和氢气，是一条极具吸引力的途径。
熊宇杰介绍，“一方面，光催化甲烷无氧偶联方法无需通过成熟的甲烷重整和费托合成的两步间接转化法，避免了流程复杂、能耗大、生产成本高的缺点。另一方面，该方法无需使用苛刻反应条件，避免了甲烷过度氧化生成大量二氧化碳等副产物。”
目前常用于甲烷无氧偶联的光催化剂主要是金属氧化物半导体材料。熊宇杰说，“该光催化剂中的晶格氧原子，极易将甲烷过度氧化，所以依然会产生部分一氧化碳、二氧化碳等副产物，并导致催化剂完全失活。”
基于此，熊宇杰和龙冉团队提出通过单原子配位负载的方法来调控光催化剂的价带电子结构，形成了极为稳定的单原子和晶格氧的配位结构，避免晶格氧原子直接参与光催化甲烷无氧偶联反应，从而在提高光催化甲烷无氧偶联性能的同时降低甲烷的过度氧化程度。
基于该策略，研究团队实现了每克催化剂每天产生0.7克乙烷，其选择性达到94.3%，同时还能产生同比例的氢气。研究人员进一步通过元素掺杂的方法，提高了催化剂中晶格氧的稳定性，进而延长催化性能的稳定性，为发展高效光催化甲烷无氧偶联催化剂提供了新的思路。
审稿人认为，“该工作使得以光催化路径将甲烷转化为乙烷成为了可能，展示了单原子催化剂的魅力。” （科技日报记者 吴长锋）
#利用天然气高选择性制备乙烷和氢气# 中国科学技术大学熊宇杰教授、龙冉教授研究团队与杨金龙院士团队付岑峰副研究员、南京大学邹志刚院士团队姚颖方教授合作，创新了光催化甲烷无氧偶联的催化剂设计，实现了高选择性制备乙烷和氢气，效率达到中温热催化甲烷无氧偶联水平。研究成果https://t.cn/A6XC0z6N发表于《自然-通讯》。
甲烷是天然气、可燃冰、沼气等的主要成分，广泛分布于自然界。如何将储量巨大的甲烷资源转化为具有更高经济附加值的燃料或化工产品，具有重要的科学意义和应用前景。
光催化甲烷无氧偶联方法可以在温和条件下将甲烷直接转化，同时获取多碳烃类和氢气，是一条极具吸引力的途径。
熊宇杰介绍，“一方面，光催化甲烷无氧偶联方法无需通过成熟的甲烷重整和费托合成的两步间接转化法，避免了流程复杂、能耗大、生产成本高的缺点。另一方面，该方法无需使用苛刻反应条件，避免了甲烷过度氧化生成大量二氧化碳等副产物。”
目前常用于甲烷无氧偶联的光催化剂主要是金属氧化物半导体材料。熊宇杰说，“该光催化剂中的晶格氧原子，极易将甲烷过度氧化，所以依然会产生部分一氧化碳、二氧化碳等副产物，并导致催化剂完全失活。”
为解决该问题，熊宇杰和龙冉团队提出通过单原子配位负载的方法来调控光催化剂的价带电子结构，形成了极为稳定的单原子和晶格氧的配位结构，避免晶格氧原子直接参与光催化甲烷无氧偶联反应，从而在提高光催化甲烷无氧偶联性能的同时降低甲烷的过度氧化程度。
基于该策略，研究团队实现了每克催化剂每天产生0.7克乙烷，其选择性达到94.3%，同时还能产生同比例的氢气。研究人员进一步通过元素掺杂的方法，提高了催化剂中晶格氧的稳定性，进而延长催化性能的稳定性，为发展高效光催化甲烷无氧偶联催化剂提供了新的思路。
审稿人认为，“该工作使得以光催化路径将甲烷转化为乙烷成为了可能，展示了单原子催化剂的魅力。”https://t.cn/A6XC0z6l
甲烷是天然气、可燃冰、沼气等的主要成分，广泛分布于自然界。如何将储量巨大的甲烷资源转化为具有更高经济附加值的燃料或化工产品，具有重要的科学意义和应用前景。
光催化甲烷无氧偶联方法可以在温和条件下将甲烷直接转化，同时获取多碳烃类和氢气，是一条极具吸引力的途径。
熊宇杰介绍，“一方面，光催化甲烷无氧偶联方法无需通过成熟的甲烷重整和费托合成的两步间接转化法，避免了流程复杂、能耗大、生产成本高的缺点。另一方面，该方法无需使用苛刻反应条件，避免了甲烷过度氧化生成大量二氧化碳等副产物。”
目前常用于甲烷无氧偶联的光催化剂主要是金属氧化物半导体材料。熊宇杰说，“该光催化剂中的晶格氧原子，极易将甲烷过度氧化，所以依然会产生部分一氧化碳、二氧化碳等副产物，并导致催化剂完全失活。”
为解决该问题，熊宇杰和龙冉团队提出通过单原子配位负载的方法来调控光催化剂的价带电子结构，形成了极为稳定的单原子和晶格氧的配位结构，避免晶格氧原子直接参与光催化甲烷无氧偶联反应，从而在提高光催化甲烷无氧偶联性能的同时降低甲烷的过度氧化程度。
基于该策略，研究团队实现了每克催化剂每天产生0.7克乙烷，其选择性达到94.3%，同时还能产生同比例的氢气。研究人员进一步通过元素掺杂的方法，提高了催化剂中晶格氧的稳定性，进而延长催化性能的稳定性，为发展高效光催化甲烷无氧偶联催化剂提供了新的思路。
审稿人认为，“该工作使得以光催化路径将甲烷转化为乙烷成为了可能，展示了单原子催化剂的魅力。”https://t.cn/A6XC0z6l
【“双碳达标”愿景下的城镇零碳清洁供暖前景和路线】“碳达峰、碳中和”目标愿景提出后，国家相关部门围绕此目标开始制定并出台一系列支持政策和产业规划，全国各行业都面临时代变革所带来的机遇与挑战。作为能源行业下游产业链上的重要一环——城镇供热行业，其受到能源转型发展战略调整的影响尤为深远。
现如今中国能源系统的特点是通过燃烧化石能源产生热量，产生的热能一部分用于工业、商业以及居民的供热；另一部分则以热发电，也就是说现在是“燃料先出热后出电”的顺序。
目前全国能源领域都在努力朝着零碳方向迈进，在此背景下，未来的能源系统链条将产生变化：供热所用的燃煤锅炉、燃气锅炉、蒸汽锅炉等产品将要一步一步淘汰，而水电、核电、风电、光电等可再生能源类产品将占主导地位。这其中80%的能源都是直接产生电能，在此基础上再“以电换热”。
能源转换过程180度逆转，这样一来，电能作为清洁能源，无论是进行供热还是供电，都能够完美解决原先化石能源生产应用过程中产生的碳排放等污染问题。对于我国供热行业来说，积极响应“双碳达标”国策，不仅符合国家绿色能源发展规划，还将迎来行业一大发展契机，在能源变革之路上占据有利地位。
北方城镇供热的基本思路
“双碳达标”愿景下的城镇供热前景和路线，实现零碳供热有以下四个基本思路：
一、开发利用沿海地区核电、火电、钢铁厂余热，通过海水淡化制备淡水，实现水热联产、水热同送、水热同蓄、水热分离，再加上建设若干个大型跨季节蓄热装置，可为城镇80亿平方米建筑进行供热；
二、开发利用北方地区保留下的3亿千瓦火电，通过蓄热和余热回收，可为80亿平方米建筑供热；
三、利用部分钢铁、化工产业和垃圾焚烧及其排放余热，也可为10亿平方米建筑供热；
四、通过多种电动热泵方式供热，如集中的中水水源、中深层地源、浅层地源，分散的空气源等，这些可为30亿平方米难以连接集中热网的建筑供热。
未来零碳供热攻克技术
未来零碳供热的实现，需要努力攻克四大技术：
一、提高跨季节蓄热技术，收集水热联产余热、垃圾焚烧余热、工业余热。值得注意的是，为避免热损失，单体蓄热池体积应在1000万立方米以上，深度应大于30米。
二、提升高效回收各类低品位余热技术，如余热驱动海水淡化制备热淡水、热电联产回收冷端余热和烟气余热等。
三、发展降低回水温度的技术，无论是跨季节蓄热还是电厂余热回收，都要建立在低回水温度基础上。可通过吸收式换热器利用较高的供水温度实现低回水温度，也可以采用电动热泵直接提取回水的热量供热，并进一步降低回水温度。
最后，就是进一步加强建筑结构改造技术、建筑保温技术、末端调节技术等，降低热需求、扭转室内过热现象。中国要实现供热系统零碳改造，就要从中国的现实情况出发，然后向零碳目标推进，科学规划、分步实施。从发展节奏来说，供热系统零碳改造 应先于房屋建设实现碳达峰，与电力系统同步实现碳中和。
供热系统零碳改造促进储能蓄热供暖市场的快速发展，但市场需要健康发展，各方应更加重视蓄热技术，推动成立相关的专业化技术委员会和标准委员会，建立从蓄热材料，蓄热装置，蓄热系统等一系列的标准和规范。为推动蓄热技术的良性发展提供顶层规划。
2017年，天帅智能科技股份有限公司经过多年的研究积累，开发出了复合相变蓄热材料的制备和规模化生产工艺。为实现该项技术的成果转化和市场化应用，其核心的相变蓄热技术一经推出便赢得市场青睐，仅三年时间，快速成长为国内相变蓄热市场的领先企业。
相变蓄热供暖市场广阔
相较于传统的显热蓄热，相变蓄热这种潜热蓄热技术具有更高的能量密度，蓄热和释热过程可控性好、原材料易得，具有较好的市场应用前景。这也是天帅智能科技将发展高能量密度、高经济性相变蓄热材料与技术作为公司核心产品和发力点的主要原因。
天帅智能科技核心的相变蓄热技术，通过复合成型，可以有效利用相变蓄热材料的相变潜热以及封装相变储热材料的耐火度和稳定性，使其在高温相变状态下仍然保持原有的形态，而且可以实现上千次循环且蓄热能力不发生较大衰减。也就是说，复合技术可以充分利用现有相变材料的优势，同时结合了显热蓄热材料原有的优势。
峰谷价差将进一步拉大蓄热将更具成本竞争力
电价政策是影响蓄热项目经济性的关键因素，蓄热项目是否具有可行性，低谷电价几乎起了决定性的作用。国家能源局综合司最新发布的征求《关于解决“煤改气”“煤改电”等清洁供暖推进过程中有关问题的通知》再次提到，要认真落实《关于北方地区清洁供暖价格政策的意见》要求，在峰谷分时电价、阶梯电价、电力市场化交易等方面进一步加大工作力度。这对蓄热发展无疑也是利好信号。
现如今中国能源系统的特点是通过燃烧化石能源产生热量，产生的热能一部分用于工业、商业以及居民的供热；另一部分则以热发电，也就是说现在是“燃料先出热后出电”的顺序。
目前全国能源领域都在努力朝着零碳方向迈进，在此背景下，未来的能源系统链条将产生变化：供热所用的燃煤锅炉、燃气锅炉、蒸汽锅炉等产品将要一步一步淘汰，而水电、核电、风电、光电等可再生能源类产品将占主导地位。这其中80%的能源都是直接产生电能，在此基础上再“以电换热”。
能源转换过程180度逆转，这样一来，电能作为清洁能源，无论是进行供热还是供电，都能够完美解决原先化石能源生产应用过程中产生的碳排放等污染问题。对于我国供热行业来说，积极响应“双碳达标”国策，不仅符合国家绿色能源发展规划，还将迎来行业一大发展契机，在能源变革之路上占据有利地位。
北方城镇供热的基本思路
“双碳达标”愿景下的城镇供热前景和路线，实现零碳供热有以下四个基本思路：
一、开发利用沿海地区核电、火电、钢铁厂余热，通过海水淡化制备淡水，实现水热联产、水热同送、水热同蓄、水热分离，再加上建设若干个大型跨季节蓄热装置，可为城镇80亿平方米建筑进行供热；
二、开发利用北方地区保留下的3亿千瓦火电，通过蓄热和余热回收，可为80亿平方米建筑供热；
三、利用部分钢铁、化工产业和垃圾焚烧及其排放余热，也可为10亿平方米建筑供热；
四、通过多种电动热泵方式供热，如集中的中水水源、中深层地源、浅层地源，分散的空气源等，这些可为30亿平方米难以连接集中热网的建筑供热。
未来零碳供热攻克技术
未来零碳供热的实现，需要努力攻克四大技术：
一、提高跨季节蓄热技术，收集水热联产余热、垃圾焚烧余热、工业余热。值得注意的是，为避免热损失，单体蓄热池体积应在1000万立方米以上，深度应大于30米。
二、提升高效回收各类低品位余热技术，如余热驱动海水淡化制备热淡水、热电联产回收冷端余热和烟气余热等。
三、发展降低回水温度的技术，无论是跨季节蓄热还是电厂余热回收，都要建立在低回水温度基础上。可通过吸收式换热器利用较高的供水温度实现低回水温度，也可以采用电动热泵直接提取回水的热量供热，并进一步降低回水温度。
最后，就是进一步加强建筑结构改造技术、建筑保温技术、末端调节技术等，降低热需求、扭转室内过热现象。中国要实现供热系统零碳改造，就要从中国的现实情况出发，然后向零碳目标推进，科学规划、分步实施。从发展节奏来说，供热系统零碳改造 应先于房屋建设实现碳达峰，与电力系统同步实现碳中和。
供热系统零碳改造促进储能蓄热供暖市场的快速发展，但市场需要健康发展，各方应更加重视蓄热技术，推动成立相关的专业化技术委员会和标准委员会，建立从蓄热材料，蓄热装置，蓄热系统等一系列的标准和规范。为推动蓄热技术的良性发展提供顶层规划。
2017年，天帅智能科技股份有限公司经过多年的研究积累，开发出了复合相变蓄热材料的制备和规模化生产工艺。为实现该项技术的成果转化和市场化应用，其核心的相变蓄热技术一经推出便赢得市场青睐，仅三年时间，快速成长为国内相变蓄热市场的领先企业。
相变蓄热供暖市场广阔
相较于传统的显热蓄热，相变蓄热这种潜热蓄热技术具有更高的能量密度，蓄热和释热过程可控性好、原材料易得，具有较好的市场应用前景。这也是天帅智能科技将发展高能量密度、高经济性相变蓄热材料与技术作为公司核心产品和发力点的主要原因。
天帅智能科技核心的相变蓄热技术，通过复合成型，可以有效利用相变蓄热材料的相变潜热以及封装相变储热材料的耐火度和稳定性，使其在高温相变状态下仍然保持原有的形态，而且可以实现上千次循环且蓄热能力不发生较大衰减。也就是说，复合技术可以充分利用现有相变材料的优势，同时结合了显热蓄热材料原有的优势。
峰谷价差将进一步拉大蓄热将更具成本竞争力
电价政策是影响蓄热项目经济性的关键因素，蓄热项目是否具有可行性，低谷电价几乎起了决定性的作用。国家能源局综合司最新发布的征求《关于解决“煤改气”“煤改电”等清洁供暖推进过程中有关问题的通知》再次提到，要认真落实《关于北方地区清洁供暖价格政策的意见》要求，在峰谷分时电价、阶梯电价、电力市场化交易等方面进一步加大工作力度。这对蓄热发展无疑也是利好信号。
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