远洋航运中，柴油机发挥着重要作用，然而柴油机工作会排放大量的CO2和SO2。为减少船舶的排放CO2和SO2，本研究以Gly-Sar混合溶液为研究目标，通过量子化学和密度泛函理论研究混合溶液在CO2和SO2反应机理。研究表明Cly—Sar混合溶液吸收CO2反应中，Cly与CO2直接反应所需的自由能低于Sar与CO2反应和CO2与水反应。Cly与CO2直接反应是CO2吸收的主要路径．ClyNH2+COO-与Sar完成去质子化反应，所需自由能为1.366 kcal/mol，低于Cly和H2O与ClyNH2+COO-所需的自由能，Sar可以提高吸收CO2的效率。Cly与SO2反应生成N—S键所需要的能量远高于SO2与H2O反应所需要的自由能。因此，SO2分子将优先选择与游离水分子发生水合反应，而非与氨基酸盐阴离子发生S—N键加成。

在“双碳”战略驱动全球能源结构低碳转型的背景下，液氨作为零碳燃料载体在动力装置及工业系统中的高效利用成为应对气候变化的关键路径。为研究液氨在进气道喷射策略下的低压工况喷雾混合机理，采用定容燃烧弹和高速摄影技术中的纹影法建立喷雾可视化实验平台，研究不同环境压力、喷射压力对液氨喷雾宏观特性的影响。结果表明，进气道喷射策略下气相贯穿距在决定喷雾扩散混合程度方面占据主导地位。环境压力升高会抑制气相贯穿距，增大气相锥角，增强了径向的蒸发卷吸作用，但因削弱轴向动量，最终导致气相面积减小，喷雾混合减弱，液氨喷雾呈菱形分布。相反，喷射压力升高增加了气相贯穿距并使气相锥角减小、喷雾前端区域扩张，虽然气相锥角减小，但整体气相面积显著增大，喷雾扩散加快，混合变优。

基于发动机相关条件下的掺氢氨燃料基础燃烧特性，研究不同氢分数对混合燃料的影响比例，预测了具有较优提升效益的掺氢分数。以较高掺氢比例下的实际发动机试验为基础，通过数值模拟缸内气体分布及流动状态，分析了基础燃烧特性研究与发动机实际应用的差异。研究发现，在较高掺氢比下并不能达到燃料基础特性研究中预期的效果，并且高氢比下混合气的不均匀性会导致缸内出现孤立稀薄区域，进而影响火焰的传播，在湍流与化学反应耦合影响下，层流燃烧速度最终表现出与基础燃烧预测不符的波动性。因此，掺氢比的选择应该在基础燃烧研究指导区间内根据发动机实际特性进行匹配。

本研究采用高温水热法合成了一系列CuZnZrMgAl催化剂粉体，并将其浆料涂覆于不锈钢载体表面。通过氢气预还原与甲醇蒸汽–氮气混合气两种处理方式对催化剂进行活化。在固定床反应器中，分别考察了不同床层温度和体积空速对催化剂甲醇转化率及氢产率的影响。与文献中常见的Cu基催化剂相比，所制备CuZnZrMgAl涂覆催化剂在适当比例时表现出更优越性能。改变预还原方式实验表明，甲醇本身的还原性在反应过程中可以对催化剂进行自活化，而过度的还原可能会引发金属团聚与烧结，导致转化率下降。

颗粒物（Particulate Matter，PM）对环境和人体健康造成危害，探寻高效去除PM的绿色可持续技术具有实际意义。本文搭建了低温等离子体（Non-thermal plasma，NTP）分解柴油机PM的可视化试验系统，对PM样品进行不同时长的低温（120 ℃）氧化分解试验。利用透射电子显微镜（Transmission electron microscope, TEM）、热重分析仪（Thermal gravimetric analyzer, TGA）、X射线光电子能谱仪（X-ray photoelectron spectrometer, XPS）分别对不同氧化阶段PM的初级碳颗粒结构、元素碳（Element carbon，EC）氧化活性、表面官能团等理化特性进行分析，探究PM纳观结构变化对氧化特性及元素赋存情况的影响规律。将初级碳颗粒的结构定义为三部分：核内、核外及核外边缘。NTP作用后，初级碳颗粒经历“核外边缘微晶大量去除”、“整体微晶排列紊乱”及“核内微晶销蚀后呈中空状”的演化过程，分别对应氧化前期、中期、后期三个阶段。初级碳颗粒平均微晶长度随着氧化阶段的推进先减小后增大；平均微晶间距在氧化阶段前中期减小，后期增大；平均微晶曲率整体阶段呈下降趋势。PM的碳微晶平均长度与氧化活性呈反比，短微晶占比上升可提高PM的氧化活性。C-O官能团多赋存于曲率较大的短微晶，C=O官能团则多赋存于曲率较小的长微晶。碳颗粒“核外边缘”微晶赋存大量C元素，微晶裂解后会增加O元素的吸附量，提高其氧化活性。NTP分解PM过程中，PM的纳观特性呈非线性变化，且PM的微晶参数、氧化活性及元素赋存形态三者之间存在联动效应。NTP对碳颗粒物的低温降解能力可推广应用于动力机械乃至大气PM污染物的去除领域。

在能源转型与交通低碳化发展的背景下，交通与能源的深度融合成为实现可持续发展的重要路径。分布式能源作为一种灵活、高效且清洁的能源供应方式，能够有效解决传统集中式能源供应在交通领域的诸多局限性。本文聚焦于分布式能源体系与交通领域的协同发展，旨在推动交通领域的低碳转型，并促进绿色能源系统的优化升级。首先简述了交能融合的发展趋势，然后详细探讨了绿色能源体系下的协同赋能模式，包括能源互补性、移动储能与静态储能的协同，以及交通与能源的自洽运行。此外，还介绍了零碳、低碳燃料的适配技术及其产业链协同机制。最后提出了基于数字孪生技术的协同优化体系，为实现交通与能源的高效融合提供了技术支撑。本文为未来交通与能源的融合发展提供了重要的理论与实践启示。

“双碳”背景下，氨作为无碳燃料受到广泛关注。本文在定容可视化实验平台上采用背光法，研究了液氨闪沸/非闪沸喷雾宏观特性，基于PDPA装置研究了液氨喷雾微观液滴分布特性。结果表明，闪沸喷雾近嘴端喷雾径向膨胀程度与相变化学势相关性较强，所构造的RES参数与距喷嘴5d0处的喷雾径向膨胀宽度线性相关性R2可达95%。闪沸喷雾的轴向发展特性呈三阶段特征，相变驱动力的存在以及环境压力降低的协同作用会使高Rp工况下的喷雾呈现超线性增长阶段。同时，Rp的增大可以提高液氨喷雾中小粒径液滴占比，减小索特平均直径（D32），但同时也会增大液滴沿径向的衰减程度。

基于化学吸收法的燃烧后碳捕集技术因其成熟度高、适用性广而备受关注，但其高能耗、高投资成本等问题制约了大规模应用。为解决此问题，本文引入了级间冷却与富液分流两种改进工艺，并以单位捕集成本和捕集率为优化目标展开分析。研究采用灰雁优化算法（GGO），对包含工艺操作参数和结构设计参数在内的8个关键决策变量进行多目标寻优。结果表明，与基础工艺相比，工艺改进后的系统单位捕集成本降低1.14%，捕集率提升20.04%。该研究证实了改进工艺在提升碳捕集系统经济性与效率方面的显著优势。

用国产基础油和添加剂单剂完成了自主配方ACEA E8 10W-40柴油机油的研制。根据ACEA E8的性能要求，研制出了有效的部分替代ZDDP作用的无灰和低灰抗氧剂、硼化无灰分散剂的组合，复配适宜的低剂量ZDDP、清净分散剂等其它功能添加剂，研制油具有优异的抗氧、活塞清净、抗磨、抗腐蚀及生物柴油兼容性，通过了规格要求的OM471、OM646LA、OM646LA Bio、Mack T-12、Mack T-13、COAT、Mack T-8E全部7个发动机试验和理化、模拟试验测试，满足低硫磷、低灰分长寿命ACEA E8规格要求。

质子交换膜燃料电池 (Proton exchange membrane fuel cell, PEMFC) 作为一种新型能源转换装置，具有效率高、无污染等显著优势，但由于阴极缓慢的氧还原反应，传统颗粒堆积催化层 (Catalyst layer, CL) 的固有缺陷限制了低铂燃料电池的输出性能。静电纺丝作为纤维制备的通用技术，在改善低铂CL性能方面有着显著优势，因此他们基于静电纺丝制备了低铂燃料电池CL，并且还采用了铂钴高表面积碳 (PtCo/HSC) 催化剂，测试表征了不同操作工况下静电纺丝CL的性能，并分析了性能存在差异的具体原因，最终在最佳的操作工况下，这种新型的静电纺丝CL在0.65 V时的功率密度达到了0.780 W cm-2，峰值功率密度达到了1.104 W cm-2，此外，通过峰值功率密度计算得到的燃料电池的总铂用量降低到了0.104 gPt kW-1。以上工作在低铂载量下实现了较高的PEMFC输出性能，为改善低铂燃料电池性能、降低燃料电池成本开拓了思路。