硅烷偶联剂改性对SiO2/PI复合材料热力学与介电性能的影响

为了研究硅烷偶联剂改性对SiO₂/PI复合材料热力学与介电性能的影响及其内在机理，采用分子动力学模拟的方法建立纯聚酰亚胺、SiO₂/PI以及SiO₂表面硅烷偶联剂接枝密度为6%和12%的SiO₂/PI复合模型，计算4组模型的溶解度参数、相互作用能、玻璃化转变温度、杨氏模量、剪切模量、均方位移、自由体积分数、相对介电常数和电气强度。结果表明：硅烷偶联剂改性显著提升了复合材料的热力学与介电性能，接枝密度对改性效果有明显影响，其中硅烷偶联剂接枝密度为6%的SiO₂/PI复合体系热力学性能最好，同时保持较低的相对介电常数和较高的电气强度。此外，接枝硅烷偶联剂的两个体系具有较小的自由体积分数和均方位移，以及较大的溶解度参数和相互作用能，表明限制分子链的运动以及提升SiO₂与PI基体间相容性是改善复合材料热力学与介电性能的关键。     

聚吡咯/钴硫化物用于电化学电容储能

聚吡咯（PPy）导电性能好;钴硫化物的理论比电容高,但导电性较差。将PPy与钴硫化物复合,可得到性能较好的电化学储能材料。设计并合成在管状PPy（PPy-NTs）表面原位生长Co₃S₄的复合电极材料PPy/Co₃S₄,研究反应温度和时间对电化学电容的影响。在160℃下反应6 h得到的PPy/Co₃S₄,在0.5 mol/L H₂SO₄溶液中以100 mV/s的速率扫描[0.69～0.84 V（vs.SCE）],具有较为理想的比电容（19.96 F/g）,表明PPy/Co₃S₄在电化学储能方面具有应用前景。     

XLPE/SiO2纳米复合材料长期直流老化特征寿命恶化分析

为了研究纳米SiO₂改性后的交联聚乙烯（XLPE）在直流电场下的长期老化规律,该文对纯XLPE和XLPE/SiO₂纳米复合材料的老化性能进行对比研究。首先在不同直流电压下分别对两种材料进行老化实验,发现XLPE/SiO₂纳米复合材料在电场较高时的确具有较纯XLPE更优异的耐电特性,但随着施加直流电场的降低,XLPE/SiO₂纳米复合材料的特征寿命与纯XLPE的越来越接近,直到该文测试的最低直流电场强度115kV/mm（特征寿命1 000h以上）,XLPE/SiO₂纳米复合材料的特征寿命已低于纯XLPE。对比分析XLPE/SiO₂纳米复合材料和纯XLPE老化数据显示,纳米复合材料的寿命指数低于纯XLPE。该文直流老化研究结果表明,尽管XLPE/SiO₂纳米复合材料的短期电性能指标优于纯XLPE,但长期直流老化性能会比纯XLPE差。     

工业烟气SO3吸收脱除性能研究

燃用高硫煤和安装选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)装置会引起烟气中SO₃浓度增加,带来设备腐蚀与环境污染问题。分别以Ca(OH)₂和Na₂SO₃为吸收剂,通过数值模拟研究吸收剂脱除工业烟气中SO₃的性能,讨论Ca(OH)₂/Na₂SO₃:SO₃、SO₃浓度和降温历程对SO₃脱除的影响。结果表明,在SCR脱硝装置后加入2种吸收剂均能有效脱除SO₃。在烟气降温过程中,加入吸收剂后,SO₃的脱除率和吸收剂总转化率均呈现初期快速增长、后期缓慢增长的趋势。Na₂SO₃对SO₃的脱除性能明显优于Ca(OH)₂。Ca(OH)₂/Na₂SO<...     

空气掺混CO2对CH4燃烧特性影响

采用数值模拟对空气掺混CO₂后与CH₄的燃烧特性进行了研究,分析不同CO₂掺混率对燃烧室温度场、速度场及污染物NO_x排放的影响。结果表明:提高CO₂掺混率,燃烧室高温区面积减少,最高温度降低,出口温度也逐渐下降;燃烧室回流区面积减小,不同径向截面处的轴向速度峰谷差降低,平均轴向速度逐渐下降。综合空气掺混CO₂后与CH₄完全燃烧的流场特性,认为该燃烧室模型对应的最佳CO₂掺混率为10%。     

基于氧化硅绝缘层改性的PMMA复合薄膜储能性能研究

聚合物电介质因具有击穿电压高、柔性好、成本低、加工容易和质量轻等优点而备受青睐,其在电气工程领域具有广泛的应用。该文以聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)作为基体,二氧化硅(SiO₂)作为绝缘层,综合利用溶液流延法和磁控溅射技术,成功制备了具有三明治结构的SiO₂/PMMA/SiO₂复合薄膜。在PMMA薄膜与金属电极之间引入宽禁带SiO₂薄层作为界面势垒层,能够抑制电极电荷注入,提升击穿强度;通过改变磁控溅射时间来调控SiO₂绝缘层生长厚度,系统研究SiO₂薄层厚度对复合薄膜的微观结构和介电性能的影响。研究表明,当磁控溅射工作时间为2h,SiO₂薄层厚度约为240nm,此时SiO₂/PMMA/SiO₂复合薄膜展现出优异的储能性能,最大放电能量密度为14.5J/cm~3,是纯PMMA薄膜的1.42倍,充放电效率为87.4%。     

基于第一性原理的新型环保绝缘介质CF3SO2F相容性评估

利用基于第一性原理的计算模拟从微观角度研究了新型环保绝缘介质CF₃SO₂F与常见电工设备表面的气固相容特性。首先，应用前线分子轨道理论分析确定了CF₃SO₂F分子易与设备表面发生相互作用的潜在位点；然后，通过计算模拟分析了CF₃SO₂F气体介质与5种典型电工设备固体表面的作用强度和电荷转移，同时研究了SF₆气体作为对照；再后，深入分析了CF₃SO₂F与SF₆气体相似相容性质的来源；最后，通过分子动力学模拟研究了CF₃SO₂F与典型固体表面的动态相容性。结果表明，由于相似的活泼原子电子结构，CF₃SO₂F具有与SF₆相近的高稳定性与优秀气固相容性，尤其对于接触表面为铜、氧化铜、氧化铝和环氧树脂的电工设备中，但CF₃SO₂...     

不均匀电场下CF3SO2F混合气体的工频击穿特性

在球-球和尖-板电极下测量了新型环保绝缘混合气体CF₃SO₂F/N₂和CF₃SO₂F/CO₂的工频击穿电压，分析了气压、电极间距和电场不均匀度等因素对混合气体工频击穿特性的影响，并与SF₆进行了对比。结果表明：稍不均匀电场下CF₃SO₂F混合气体的工频击穿电压与气压为正向线性关系，随间距增长击穿电压出现微弱的饱和趋势。极不均匀电场下CF₃SO₂F混合气体的工频击穿电压随气压变化呈现“上升-下降-上升”的“驼峰”曲线，“驼峰”峰值对应的气压值在0.2～0.35 MPa之间。其中CF₃SO₂F/N₂混合气体的工频击穿电压整体大于CF₃SO₂F/CO₂混合气体。在0.3 MPa及以上，CF₃SO     

β-Ga2O3(010)表面对新型环保绝缘气体CF3SO2F的气敏响应特性

CF₃SO₂F作为一种新型的环保绝缘气体，有望取代绝缘气体SF₆。考虑到CF₃SO₂F的生物毒性，开发用于泄漏检测的高灵敏度传感器具有重要的工程意义。为此，基于第一性原理，计算分析了本征β-Ga₂O₃(010)表面对CF₃SO₂F的气敏响应特性以及氧空位缺陷对CF₃SO₂F在β-Ga₂O₃(010)表面吸附性质的影响。CF₃SO₂F吸附前后，本征β-Ga₂O₃(010)表面吸附体系的功函数发生了显著变化，且室温下的恢复时间短。此外，环境分子O₂和CO₂的存在并不影响本征β-Ga₂O₃(010)表面对CF₃SO<...     

NH3/CH4/CH3OH多孔介质燃烧特性模拟研究

氨(NH₃)是一种无碳燃料,有望作为热能发电的替代燃料降低碳排放。多孔介质燃烧是一种可提高燃烧速率和稳定性的燃烧技术,实验表明其用于氨与反应性更强的燃料进行混燃可以同时提高燃烧强度和燃烧稳定性,但缺乏相应的模型研究。该文基于多孔介质导热强度高的特性,其内部燃烧满足一维假设,建立了一维多孔介质燃烧模型,对NH₃分别与甲烷(CH₄)、甲醇(CH₃OH)掺混时的燃烧特性进行模型计算。计算结果显示多孔介质对两种混合燃料的作用不同,对于CH₄/NH₃燃料,多孔介质可以明显提高燃烧速率并降低富燃状态的NH₃残留;对于CH₃OH/NH₃燃料,提高燃烧速率和降低NH₃残留的效果较差;对两种混合燃料,可燃气体预混后直接送入多孔介质燃烧都增加一定的NO_x排放,增加效果相同,而分级燃烧可以显著降低NOx排放。     

SiO2溅射功率对Fe40Co40B20-SiO2软磁纳米颗粒膜磁性能的影响

用磁控溅射法沉积Fe₄₀Co₄₀B₂₀-SiO₂软磁纳米颗粒膜,对其微观结构和磁性能进行了分析。研究发现,随着SiO₂溅射功率的增高,Fe₄₀Co₄₀B₂₀-SiO₂薄膜粗糙度、截止频率、磁导率、饱和磁化强度均降低,薄膜电阻率增大。在SiO₂溅射功率为500 W时,Fe₄₀Co₄₀B₂₀-SiO₂薄膜电阻率高达1973μΩ·cm,且截止频率也高达3.67 GHz。相较于未添加SiO₂的薄膜,其电阻率有了显著提升,且同样拥有较高的截止频率。因此,通过该方法制备的Fe₄₀Co₄₀B₂₀-SiO₂薄膜可有效应用于GHz频段的软磁薄膜电感。     

污秽成分对复合绝缘子表面电场的影响

绝缘子表面积污是造成污闪事故的主要原因,污秽成分对绝缘子电气性能产生不同的影响。为研究污秽成分对绝缘子表面电场的影响,以青藏铁路沿线格尔木市作为绝缘子实际运行环境,构建复合绝缘子简化模型。经过仿真发现,污秽干燥时对绝缘子表面电场的影响程度由高到低的次序为CaSO₄、KNO₃、NaNO₃、K₂SO₄、NaCl、MgSO₄,主要由介质的相对介电常数决定;当污秽湿润时对绝缘子表面电场的影响程度由高到低的次序为氯化钠、硝酸盐、硫酸盐,各污液的电导率成为影响电场分布的主要因素。而憎水性的有无也会影响绝缘子的电场分布,有干燥带的绝缘子整体场强高于没有干燥带存在的绝缘子,通过仿真结果与试验结果比较得以验证。该结论从电场分布的角度解释了污秽成分对绝缘子绝缘性能的影响,为地区污秽等级划分和实验室绝缘子积污试验提供了新的思路。     

纳米SiO2表面改性及耐电晕漆包线漆的制备

采用纳米粒子改性、逐步分散的方法解决漆包线漆中纳米粒子团聚的难题。分别用乳化剂OP-10、硅烷偶联剂AP1231、硅烷偶联剂A112、γ-丙基三甲氧基硅烷(KH-560)和N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺(KH-792)5种改性剂对纳米SiO₂粒子表面进行改性，研究改性剂种类、改性剂用量、改性温度及改性时间对纳米SiO₂粒子改性效果的影响，通过耐电晕性能测试对比了改性前后的纳米SiO₂粒子对耐电晕漆包线漆性能的影响，并用透射电子显微镜(TEM)观察改性前后纳米SiO₂粒子的分散状况。结果表明：经KH-560改性后的纳米SiO₂在漆包线漆中分散性最好，其最佳工艺条件为：KH-560质量分数为1.5%，改性温度为90℃，改性时间为4 h。将改性后的纳米SiO₂逐步均匀分散到漆包线漆中，可以得到高稳定性、耐电晕时间>50 h的漆包线漆，适宜的纳米SiO₂添加量为13.5%。     

纳米SiO2改性玻璃纤维增强树脂的耐湿热老化性能

高压电气设备中广泛使用的玻璃纤维增强树脂(GFRP)材料易在长期运行条件下受到湿热环境侵蚀导致绝缘劣化，影响电力系统的安全稳定运行。本文使用纳米SiO₂改性玻璃纤维，随后浸润环氧树脂制备了GFRP复合材料，并对其进行加速湿热老化处理，通过实验测试与仿真分析不同浓度纳米SiO₂对GFRP内部水分侵入和抗老化特性的影响。结果表明：当SiO₂质量分数为9.4%时，GFRP复合材料对水分侵入的抑制效果最好；同时SiO₂的加入可以使GFRP复合材料在老化前后都保持较高的表面绝缘性能。此外，结合仿真计算结果从分子尺度揭示了SiO₂对GFRP复合材料水分侵入的抑制作用及抗湿热老化特性的影响机制。     

溶胶-凝胶法制备Co掺杂δ-MnO2的性能

改善导电性可提升δ-MnO₂的电化学性能。引入过渡金属元素钴（Co）合成Co掺杂δ-MnO₂。SEM、XRD分析表明,Co的掺杂未改变δ-MnO₂的形貌,产物呈典型的δ-MnO₂特征,未见明显的与金属Co或钴氧化物相关的特征峰。以5 mV/s的速度在0～1 V进行CV扫描,在1 mol/L Na₂SO₄溶液中,1/10 Co掺杂δ-MnO₂的比电容为206.8 F/g,较纯δ-MnO₂提高近1倍;在碱性电解液（9 mol/L KOH和11 mol/L NaOH）中,Co的掺杂使δ-MnO₂的1 C恒流放电平台提升约20～30 mV。     

燃煤电厂烟气中SO3协同控制情况及排放现状

燃煤电厂锅炉燃烧中SO₂/SO₃的转化率为0.5%~5%；超低排放条件下，SCR脱硝中SO₂/SO₃的转化率控制在1%以内。运行中为控制SO₃在脱硝催化剂下层和空预器中的消耗，应尽量减少H₂SO₄和NH₄HSO₄的冷凝吸附，保证催化剂的活性及空预器的安全运行。理论上低低温电除尘器（LL-ESP）对SO₃脱除效果显著，但不同工程实测表明，LL-ESP对SO₃的脱除效率差别较大，介于1.8%~96.6%之间。此外，研究认为，电袋复合除尘器对SO₃脱除效率为74.3%~85.9%。超低排放工况下，除空塔脱硫和海水脱硫技术外，大部分湿法脱硫技术对SO₃的脱除效率高于50%；SO₃在湿式电除尘器中的脱除效率也大于50%，但整体上与国外成熟案例相比稍有差距。总体而言，超低排放条件下，燃煤硫分低于1.5%时，燃煤电厂全流程环保净化设备对SO₃的综合脱除效率高于90%，大部分机组的SO₃排放浓度低于5 mg/m³。     

凝结水精处理再生废水减量及资源化研究

凝结水精处理系统（精处理）再生废水影响全厂废水达标排放,增加废水零排放系统投资和运行费用。为降低其不良影响,从减少再生废水量及对再生废水进行分类处理、利用等方面进行分析,提出2种解决方案,一是通过给水加氧处理和高速混床优化等措施,减少精处理再生废水量;二是精处理阳树脂优先采用H₂SO₄再生工艺,再生废水可作为脱硫工艺用水循环利用。对于不具备H₂SO₄再生工艺改造条件的电厂,可根据再生各步序水质特点,将精处理再生废水中低含盐量废水作为工业水循环利用,高含盐量废水制取次氯酸钠或肥料,实现资源化利用。     

凝结水精处理再生废水减量及资源化研究

凝结水精处理系统（精处理）再生废水影响全厂废水达标排放，增加废水零排放系统投资和运行费用。为降低其不良影响，从减少再生废水量及对再生废水进行分类处理、利用等方面进行分析，提出2种解决方案，一是通过给水加氧处理和高速混床优化等措施，减少精处理再生废水量；二是精处理阳树脂优先采用H₂SO₄再生工艺，再生废水可作为脱硫工艺用水循环利用。对于不具备H₂SO₄再生工艺改造条件的电厂，可根据再生各步序水质特点，将精处理再生废水中低含盐量废水作为工业水循环利用，高含盐量废水制取次氯酸钠或肥料，实现资源化利用。     

使用添加剂提高开关柜用环氧材料憎水耐电痕特性的研究

为了沿海地区空气绝缘开关柜用环氧绝缘件找到一种合适的具有较好憎水性、耐电痕特性的环氧配方材料,以适应盐雾、潮湿的环境条件,文中对开关柜常规用的注射用环氧配方,分别加入2%活性SiO₂纳米颗粒、2%Al₂O₃纳米颗粒及6%Al(OH)₃颗粒,通过对配方的接触角、耐电痕特性的测量,得出环氧树脂材料配方内掺杂活性SiO₂纳米颗粒、Al₂O₃纳米颗粒及Al(OH)₃颗粒后可以有效提高憎水性、耐电痕特性,将原配方的耐电痕性能从1A0提高到1A2.5,同时机械性能有轻微的改变。     

Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3原位包覆提升单晶三元 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2性能研究

高镍三元材料因其高容量、低成本而成为最具应用前景的正极材料,但其存在循环性能差、安全性不足等问题。使用溶胶-凝胶法,利用单晶高镍三元材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂（S-NCM）表面残碱,对S-NCM进行原位Li_1.3Al_0.3Ti_1.7-（PO₄）₃（LATP）包覆,制备了具有小于10 nm厚度的均匀包覆层的LS-NCM正极材料。在电化学测试中,LS-NCM表现出明显提升的倍率和循环性能,这主要归因于：（1）LATP原位包覆S-NCM可显著降低其表面残碱量;（2）LATP原位包覆S-NCM可提高其表面稳定性,阻止副反应的发生,防止晶内裂纹产生;（3）因LATP具有高离子电导率,LATP原位包覆可减小S-NCM的极化。