基于化学储能应用的后过渡金属氧化物合成、改性

储能技术是解决化石能源短缺的重要途径之一,化学储能具有环境污染少、使用方便和不受地域限制等不可比拟的优势,近年来在学术界和工业界都越来越受到人们的重视。开发高比容量、良好循环稳定性、低成本以及环境友好的高活性电极材料是目前化学储能的当务之急。综述近年来用作化学储能器件的后过渡金属氧化物电极材料的合成、改性,即主要通过碳层包覆、与低维碳材料复合和形貌结构调控等途径,提高化学储能器件的性能。     

不同工况下钨电极抗烧损性能研究

钨电极作为关键热源材料广泛应用于氩弧焊、等离子体焊接、喷涂、切割技术和冶金工业中,而钨电极的抗烧损能力是影响其使用寿命的关键因素。针对不同应用背景、在同等测试环境下,对比了不同类型钨电极材料的烧损程度。并针对电极工作后形貌和活性物质的变化情况,简要分析探讨了电极烧损机制。为钨电极材料的进一步设计选材和工艺优化奠定了基础。     

在线生物活细胞浓度和电导率测量系统设计

为了实时在线监测活细胞生长状态，进而给细胞培养和生物反应过程提供积极的指导，设计了活细胞浓度和电导率测量系统，由传感探头、激励信号源、调理板、采集板、上位机这五部分构成，传感探头利用四电极，将激励和检测两部分分离，大大降低了电极极化效应给测量带来的影响，激励信号源采用FPGA+DDS方案，为系统提供激励信号，调理电路采差分接收方式并利用同频解调原理解调出电压幅值信息，采集电路将调理信号进行模数转换，采用了过采样技术提高测量精度，结果上传至上位机显示处理，测试表明，测量系统可以检测的细胞介电常数测量范围达400ｐＦ/ｃｍ以上，电导率测量范围达到40ｍＳ/ｃｍ以上。     

梧桐絮制备多孔纤维碳材料及其在超级电容器中的应用

以法国梧桐絮为原料、KOH为活化剂,通过碳化制备多孔纤维碳材料,并在此基础上组装了超级电容器器件。通过SEM、EDS、XRD、Raman、FTIR、BET等对制备的多孔纤维碳材料进行表征,并研究了多孔纤维碳材料电极的电化学性能。结果表明:在扫描速率为50 mV·s~(-1)时,800℃下碳化制备的梧桐絮多孔纤维碳材料电极的比电容可以达到236 F·g~(-1);所组装电极在循环10 000次后,比电容仍维持原来的99.8%,表明梧桐絮多孔纤维碳材料在超级电容器领域有巨大的应用潜力。     

基于多层感知器的气液两相流流型识别方法

通过对电阻层析成像数据采集原理和深度学习网络的研究,提出了一种基于阵列电阻值和多层感知器深度学习网络相结合的流型识别方法。利用电阻层析成像系统中的16个电极传感器来获取流型样本数据,并构建出流型识别数据库,然后对多层感知器深度学习网络进行训练,获得可以识别不同流型的网络。实验结果表明,采用阵列电阻值结合多层感知器网络对流型进行学习和识别的方法,流型识别准确率可以达到95%,解决了流型图像生成过程与数据特征预选过程中流型特征损失的问题,流型识别性能得到了提高。     

石墨烯基电吸附电极材料的研究进展

电容去离子技术是一种高效节能、绿色环保的基于电化学双电层电容理论的电吸附脱盐技术。该技术的关键和核心在于电极材料的选择。石墨烯因具有较高的比表面积、电导率以及优异的物理化学特性,被认为是一种理想的电极材料。本文从石墨烯电极材料性能设计角度出发,归纳总结了针对石墨烯材料特性(亲水性、比表面积/孔隙、导电性)的研究现状,分析存在的问题,并展望了石墨烯基电容去离子电极材料的发展前景。     

Ni(OH)2与不同碳质材料复合制备超级电容器电极材料研究进展

超级电容器具有功率密度大、寿命长、生产成本低等优点,被认为是最有发展前途的储能系统之一。然而,超级电容器的低能量密度阻碍了其实际应用。由于存储的能量与CV2成正比,可以通过增加材料的电容"C"或操作电压窗口"V"或两者同时增加来提高超级电容器的能量密度。然而具有宽电位窗口的有机电解质离子往往电导率差,成本高,容易引起环境问题。因此为改善能量密度,应采用高比电容的电极材料,故而设计出具有高比电容的适合电极材料就成为研究热点。Ni(OH)2作为超级电容器电极材料,具有理论容量大、成本低、天然丰富、易于合成等优点,近年来备受关注。但由于Ni(OH)2导电率低、比表面积小,其容量劣化严重。碳质材料作为双电层超级电容器的电极材料,其能量存储机制取决于电极表面的电解质离子吸附和解离,具有导电率好、原料丰富、成本较低、电化学稳定性高等优点而应用广泛。因此,有必要将高导电碳质材料引入Ni(OH)2组成复合材料以提高电容性能。笔者综述了Ni(OH)2基材料的合成方法,特别是与碳质材料复合来提高Ni(OH)2基材料的循环稳定性和倍率性能方面的研究新进展。     

叶片封严槽的电火花加工方法研究

采用封严槽的电火花加工方法,设计了一种在电极底座上固定的铜钨合金块。首先采用数控铣削加工的方式将两块铜钨合金块加工成形状、位置分别与叶片大缘板和小缘板上待加工封严槽的形状一致、位置相匹配的两个电极。接着,在电极损耗后,同样采用数控铣削加工的方式重新加工出两块铜钨合金块相应的电极。减小更换电极的频率,避免因频繁更换电极造成电极位置波动而引起的封严槽位置度无法保证的问题。该方法使用两个电极对涡轮导向叶片同一面上的大缘板和小缘板上的封严槽进行同时加工,大幅提高了加工效率;同时,以铜钨合金替代紫铜作为电极材料,铜钨合金的强度更大,使用过程中电极不容易变形,提高了封严槽的加工精度及合格率。