Recent progress of the gas diffusion layer in proton exchange membrane fuel cells: Material and structure designs of microporous layer

Proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) have become the most attractive power supply units for stationary and mobile applications. The operation, design characteristics, as well as performance of PEMFCs, are closely related to the multiphase transport of mass, heat, and electricity in the cell, a critical of which is the gas diffusion layer (GDL). It is very important to guarantee the transmission of water and gasses under high current density, and which is the weakness of PEMFCs at present. Microporous layer (MPL) is considered to be the key variable for mass transfer, so varieties of works focus on modification of MPL materials and its structure design. However, there is still a lack of special review to summarize and prospect the progress of MPL in recent years. This review article therefore focuses on the insights and comprehensive understanding of four critical issues of the MPL, the porosity, pore size distribution, wettability, structural design and the durability of MPL. At last, the conclusion and recommendations section summarized the future prospects and recommendations for possible research opportunities.     

石墨烯的用量对合成异戊橡胶力学性能和电性能的影响

通过对不同含量的石墨烯与异戊橡胶混炼和硫化,制备出了石墨烯补强的新型异戊橡胶复合材料,硫化特性测试表明石墨烯能够增大异戊橡胶的硫化程度,且随着石墨烯含量增多,石墨烯对异戊橡胶硫化的促进效果也会增强,但是石墨烯含量的增多也会导致异戊橡胶焦烧时间t_(10)的下降,影响橡胶混炼过程的安全性。经过拉伸强度和撕裂强度等力学性能测试表明,石墨烯的添加能够同时增大异戊橡胶的拉伸强度和撕裂强度,当异戊橡胶中加入0.5～1.0份石墨烯时,异戊橡胶的综合力学性能最好。电性能测试结果表明,加入2.0份石墨烯,异戊橡胶的电导率提高近1 000倍,达1.87×10~(-7) S/cm,可以制备适应某些领域的抗静电橡胶和导电橡胶。     

-15℃下Na+， K+， Mg2+//Cl-， NO3-， SO42——H2O体系相平衡研究

新疆卤水硝酸盐矿主要含有Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-六种离子，属于高元复杂体系，其合理利用和开发需要不同温度下的相平衡研究作为理论支撑。采用等温溶解平衡法，对Na⁺， K⁺， Mg²⁺//Cl^-， NO₃^-， SO₄^2--H₂O体系在-15℃、NaCl·2H₂O饱和条件下的相平衡进行了研究，并构建了相图。相图中有六个零变量点和八个两盐结晶区，只存在一种复盐KCl·MgCl₂·6H₂O。八个两盐结晶区，分别对应于NaCl·2H₂O+Na₂SO₄·10H₂O、NaCl·2H₂O+NaNO₃、NaCl·2H₂O+KCl、NaCl·2H₂O+KNO₃、NaCl·2H₂O+MgSO₄·7H₂O、NaCl·2H₂O+MgCl₂·8H₂O、NaCl·2H₂O+Mg(NO₃)₂·6H₂O和NaCl·2H₂O+KCl·MgCl₂·6H₂O，其中NaCl·2H₂O+Na₂SO₄·10H₂O共晶区最大，在低温时，硫酸钠的溶解度最小，降温过程中较易结晶析出。与该体系在25℃下的相图相比，复盐种类减少5种，零变量点减少19个，相关系得以极大简化。     

某进口固体废物“铁精粉”的鉴别方法探析

为了确保不进口污染环境的固体废物，针对某冒充铁精粉的进口固体废物，通过外观、成分、物相分析进行了系统的鉴别。确定样品主要为经研磨加工的氧化铁皮，属于禁止进口的固体废物——轧钢产生的氧化皮。     

析湿工况下翅片管式换热器表面粉尘沉积过程的数值模型

空调器采用翅片管式换热器作为蒸发器，在制冷工况下换热器表面发生析湿及粉尘沉积，导致性能衰减。建立湿翅片表面粉尘颗粒物沉积过程的数学模型，模拟冷凝水捕集颗粒物以及湿积灰层黏附颗粒物的过程。被冷凝水捕集的颗粒物数量等于运动轨迹与水表面轮廓会出现相交的入射颗粒物的数量；后续的入射颗粒物与湿积灰层碰撞时，部分入射颗粒物会发生沉积且部分被碰撞的已沉积湿颗粒物会发生移除，这两部分的颗粒物数量相减即为被湿积灰层黏附的颗粒物数量。模拟与实验结果的对比表明，预测的湿积灰层形状与实验照片的吻合度较好，预测的单位面积颗粒物沉积质量与91%的实验数据之间的误差在±20%之间，平均误差为11.8%。     

基于TRIZ理论滤咀排列鼓工装夹具优化设计

针对滤咀排列鼓工装夹具所存在的制造难度大,精度难于保证,效率低的问题。利用TRIZ理论进行分析,根据技术矛盾解决方法并结合问题的实际情况,获得了具体可行的解决方案。经过实践证明,此设计方案是可行的、可靠的,大大缩短了夹具的加工周期,提高了生产效率,节约了成本。     

基于壳聚糖多孔碳的制备及电容性能研究

以壳聚糖为碳源和氮源,采用预碳化处理和KOH活化两步法制备了壳聚糖多孔碳材料,考察了活化剂KOH用量对电极材料形貌、结构以及电容性能的影响。结果表明:当KOH与预碳化壳聚糖质量比为0.6∶1时,制备的多孔碳材料KOH-CTS-0.6具有最优的电化学性能。KOH-CTS-0.6具有大比表面积(1 348 m~2·g~(-1)),含有丰富的N、O元素(2.9%N和7.4%O)。在电流密度为0.5 A·g~(-1)时,KOH-CTS-0.6的比电容为235.2 F·g~(-1),显示出优秀的倍率能力;在电流密度为10 A·g~(-1)的大电流时,其比电容依然高达178.6 F·g~(-1)。此外,该材料还具有良好的循环稳定性,500次循环后比电容保持率为94%。     

空气预热器实时监控系统堵塞可视化性能研究

针对电站锅炉回转式空气预热器运行时上下表面不可见的问题，本文提出了一种视频监控与故障分析系统，可直接监测转子表面情况。该系统通过视频监控获取图像，结合改进的Retinex算法对其进行处理，实现了以下2个功能:1）能分析积灰程度以判断转子堵塞 情况；2）与温度场融合实时显示转子表面热点分布以预防二次燃烧。该系统已应用于某600 MW机组，实现了在热态环境下对空气预热器转子积灰程度、热点分布、堵塞程度的估算与可视化，大大提高了空气预热器运行的可靠性。     

平面桁架构建的定日镜面形支撑结构优化及实验

针对反射面成型的复杂影响因素，提出平面桁架构建的定日镜面形支撑结构优化技术路线. 利用模拟仿真、数值计算和优化算法等方法，解析20 m²定日镜面形定义技术路线的4个组成环节：面形规格及宽高比、上弦杆的截面矩、平面桁架组间距的最优值、机加工中工艺控制要点的量化. 试制小型定日镜进行实验，分析光斑形状和能流密度分布特性，并与理想球面形光斑比较，两者的拟合优度大于0.98. 实验结果表明，当反射镜宽高比取1.2，上弦杆截面矩取40 000 mm⁴，桁架组间距取950 mm，上弦杆和斜杆的开孔公差小于0.9 mm时，反射面形的质量提升. 研究从原理和实践上证明了该优化技术路线的可行性.     

In situ polymerization of flame retardant modification polyamide 6,6 with 2-carboxy ethyl (phenyl) phosphinic acid

A novel halogen-free flame retardant copolyamide 6,6 (FR-PA66) was prepared successfully by in situ polymerizing with adipic acid hexamethylene salt and 2-carboxy ethyl (phenyl) phosphinic acid (CEPPA). The elemental composition and chemical structure of FR-PA66 were characterized by energy dispersive X-ray spectroscopy, Fourier transform infrared spectrometer and ¹³C Nuclear magnetic resonance spectrometer. The flame retardancy, thermal stability, and morphology of char residues were also investigated by the limiting oxygen index (LOI), UL 94 test, thermogravimetric analysis, and scanning electron microscopy. The results showed that FR-PA66 samples had much better flame retardancy and char formation ability than pure PA66 after the flame retardant modification. The LOI values were increased from 24.0 to 28.0% by adding 6 wt % of CEPPA and all FR-PA66 samples were rated as V-0 rating in UL-94 test. Furthermore, the thermal stability analysis indicated that in situ polymerization with CEPPA effectively decreased the initial decomposition temperature and increased the amount of char residue. © 2019 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2019 , 137, 48687.