低碳能源过程强化研究所



1  团队简介

低碳能源过程强化研究所成立于2022年6月,依托热电生产过程污染物监测与控制北京市重点实验室和华北电力大学-爱丁堡大学中英二氧化碳联合研究中心建立。研究所围绕含碳固体燃料清洁转化与利用、新型化学储能材料和单元设备以及热电生产过程节能减排等关键技术,采用化学工程与技术、动力工程及工程热物理、环境科学与工程及系统科学与工程等多学科交叉方法,研究能源与环境可持续发展相关过程中物质转化、能量转换和过程强化的共性方法和关键技术。

研究所面向国家“双碳”发展重大需要,以低碳、清洁、高效和灵活火力发电为重点,开展相关应用基础研究、关键技术开发及示范推广应用的相关工作,以期为我国能源与环境的可持续发展及减污降碳贡献力量。


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2  导师介绍


低碳能源过程强化研究所所长    

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张锴

教授,博导,热电生产过程污染物监测与控制北京市重点实验室主任

研究方向:微波/等离子体等强化、基于大数据的快速检测技术、电化学材料及单元装置、清洁高效燃烧发电与污染物控制、含碳固体废弃物资源化利用等

获奖情况:2013年国家科学技术进步二等奖(农林剩余物多途径热解气化联产炭材料关键技术开发)、2020年国家科技进步二等奖(煤矸石煤泥清洁高效利用关键技术及应用)、2012年教育部自然科学二等奖(生物质热解气化多相流动反应机制和应用基础)等。

低碳能源过程强化研究所副所长

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栗永利

教授,博导,国家级人才计划,玛丽居里学者

研究方向:储能电池、区域综合能源系统、微型反应器、增材制造、膜技术等

邮箱:yongli.li@ncepu.edu.cn

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常剑

教授,硕士生导师

研究方向:多相流与反应工程、含碳燃料清洁转化、热化学储能

邮箱:changjian@ncepu.edu.cn






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潘家鸿

教授、博导,洪堡学者

研究方向:CO2光电催化还原、太阳燃料合成、电化学储能(锂/钠/铝离子电池等)、新型超级电容器、光电催化膜过滤技术。

邮箱:pan@ncepu.edu.cn

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张凯华

副教授  硕士生导师

研究方向:燃烧污染控制、催化吸附新材料开发、固体燃料热解与气化等。

邮箱:khzhang@ncepu.edu.cn

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王亮


副教授,硕士生导师

研究方向:复杂流动的介观数值方法及应用、非常规气固两相流、多孔介质流动与传热、微尺度流动等。

邮箱:wlsa0612@ncepu.edu.cn

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齐娜娜

副教授,硕士生导师

研究方向:含氢和富氢气体热利用、工业废物处理与资源化、多相反应器开发与优化。

邮箱:qinana2013@ncepu.edu.cn

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孟境辉

副教授  硕士生导师

研究方向:电池热管理、综合能源系统优化、半导体热电转换与利用、能源系统故障诊断技术、基于反问题的智能优化以及评价方法、人工智能在工业生产中应用等。

邮箱:mengjh@ncepu.edu.cn




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代漫

博士,讲师,硕导,比利时FWO学者

研究方向:电化学能源单元及系统中的材料腐蚀、基于相图计算电解水制氢的优化设计等

邮箱:daiman.zhu@ncepu.edu.cn



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滕阳

博士,讲师

研究方向:燃煤电站固体废弃物制备新材料,烟气二氧化碳捕获

邮箱:tengyang@ncepu.edu.cn




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晁聪

博士,讲师

研究方向:微流控反应器、有机纳米材料、二氧化碳捕捉

邮箱:ccchao2022@163.com


3  研究领域

1.微流体反应与过程强化

研究领域:微结构器件的创新设计与先进制造技术;微流体强化混合、热质传递和化学反应及其在传感检测等方面的应用;微反应器在能源转化的过程节能以及高端化学品制备本质安全工艺中的应用。

2.电化学能源单元及系统

研究领域:锂/钠/铝离子电池和超级电容器的先进储能材料绿色合成及器件性能优化;电化学储能系统优化设计及热管理;电催化水分解制氢系统及氢燃料电池相关的关键技术。

3.固体含碳废弃物资源化利用

研究领域:微波强化城市污泥/煤泥定向热解;低温等离子体强化热解气制氢及工业尾气中VOCs治理;热、电、光三者协同催化高选择性合成高附加值有机物及相关的催化剂开发;农林剩余生物质流化床制备合成气放大与优化。

4. 二氧化碳捕集与利用

研究领域:低成本二氧化碳固相吸附剂及高效矿化捕集;低温等离子体与催化耦合的二氧化碳还原;低温二氧化碳太阳能光电和光热转换制备甲醇和甲烷化转化;上述相关过程的多相反应器开发与燃煤机组的系统集成。

5. 燃煤电厂烟气污染物控制及脱硫废水资源化利用

研究领域:选择性催化还原(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)脱硝技术强化;湿法脱硫技术强化;汞/砷/硒/铅等重金属全流程现场测试及形态转换分析及调控;烟气中重金属吸附材料开发;底渣和飞灰中重金属的地聚物固化技术;脱硫废水资源化利用技术;循环流化床机组内城市污泥或煤矸石等低热值燃料清洁高效掺烧技术。






4  代表性国家级科研项目

序号

项目名称

项目类别

授予单位

年度

1

燃煤烟气中多种重金属污染物的联合控制技术与示范

863课题

科技部

2013

2

多段流化床芳构化反应器的设计和优化

国家重点

研发计划

子课题

科技部

2020

3

低热值煤协同市政污泥循环流化床混合

燃烧及重金属

迁移特性研究

国家重点

研发计划

子课题

科技部

2020

4

SNCR脱硝技术研究及重金属控制策略

国家重点

研发计划

子课题

科技部

2020

5

燃煤发电机组水分高效低成本回收及处理关键技术研究与应用

国家重点

研发计划

子课题

科技部

2018

6

烧结烟气低温氧化脱硝技术及示范

国家重点

研发计划

子课题

科技部

2017

7

智能化增材制造系统平台

国家重点

研发计划

子课题

科技部

2017

8

低温等离子体与微波强化污泥低热值煤流化床气化制合成燃气及残灰制地聚物固化重金属

国家自然基金重点项目

国家自然

科学基金

委员会

2020

9

环境友好的金属卤素钙钛矿型光催化材料的理性设计与太阳燃料制备

国家自然科学基金国际合作与交流重点项目

国家自然

科学基金

委员会

2022

10

流化床内B类颗粒介尺度流动特征及其对煤气化过程影响

国家自然科学基金重大研究计划

培育项目

国家自然

科学基金

委员会

2015

11

高密度循环流化床煤气化过程强化机制与调控

国家自然基金面上项目

国家自然

科学基金

委员会

2021

12

耦合多孔氧化物半导体的自洁净光电催化过滤膜的制备及其水处理研究

国家自然基金面上项目

国家自然

科学基金

委员会

2018

13

多尺度气固两相流的格子Boltzmann数值建模及物理机理研究

国家自然基金面上项目

国家自然

科学基金

委员会

2018

14

褐煤密相输运床气化过程流动反应特性及放大规律

国家自然基金面上项目

国家自然

科学基金

委员会

2015

15

湿法脱硫塔氧化区内脱硫石膏结晶机理及其动力学特性

国家自然基金青年项目

国家自然

科学基金

委员会

2018

16

利用飞灰中的磁珠和富钙灰联合控制烟气中砷、汞的研究

国家自然基金青年项目

国家自然

科学基金

委员会

2014

17

光电催化超滤导电膜用于污水净化和能量的同步回收

国家自然基金国际交流项目

国家自然科学基金委员会与英国皇家学会

2018

5  平台条件

低碳能源过程强化研究所依托“国家火力发电工程技术研究中心”与“热电生产过程污染物监测与控制北京市重点实验室”,拥有:与微流体反应与过程强化、电化学能源单元及系统、固体含碳废弃物资源化利用、二氧化碳捕集与利用、燃煤电厂烟气污染物控制及脱硫废水资源化利用等领域相关的基础物性测试平台、实验研究平台、高性能计算工作站和现场测试平。能够开展相关应用基础研究、关键技术开发及示范推广应用相关工作,为能源与环境的可持续发展及减污降碳贡献力量。

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6  学术交流与合作

研究所在微流体反应与过程强化、电化学能源单元及系统、固体含碳废弃物资源化利用、二氧化碳捕集与利用及燃煤电厂烟气污染物控制及脱硫废水资源化利用等方面开展了广泛深入的实验研究和数值仿真,牵头或参与了50余项国家级、省部级科研项目,包括国家863计划项目、高等学校学科创新引智计划、国家重点研发计划项目、国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金国际合作项目以及企业委托项目等。

研究所与澳大利亚西澳大学、美国马里兰大学、法国国家科研中心、德国宇航中心、卡尔斯鲁厄理工学院、慕尼黑工业大学和慕尼黑大学、俄罗斯圣彼得堡国立大学以及英国牛津大学、伦敦大学学院、爱丁堡大学、帝国理工大学和阿尔斯特大学等同行形成了国际化的研究团队;与国内相关领域的高等学校、科研机构及电力行业也有长期稳定的合作关系。形成了国际化和产学研用相结合的研发模式,促进了科研成果的转化进程。相关研究成果已获国家科技进步二等奖两项、山西省技术进步一等奖和教育部自然科学二等奖等省部级奖励多项,担任3种SCI二区以上期刊客座主编。

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7  招生要求

研究所长期招收优秀推免或统招硕士生(学术硕士、全日制专业硕士);直博生或招考博士生(学术博士、工程博士)。申报条件如下:

1.人品端正,具备基本的科研素养、严谨端正的科研态度、良好的沟通能力和团队协作能力;

2.具有动力工程及工程热物理、化学工程与技术、环境科学与工程、新能源科学与工程等专业背景优先;

3.拥有良好的英语阅读和写作能力,在高水平专业学术期刊发表过论文优先;

4.身心健康,积极乐观。






8  加入我们

联系人:

张锴(kzhang@ncepu.edu.cn/010-61772413)

栗永利(yongli.li@ncepu.edu.cn/010-61771902)

常剑(changjian@ncepu.edu.cn/010-61772413)