Designing independent water transport channels to improve water flooding in ultra-thin nanoporous film cathodes for PEMFCs

Utilization of 3D nanostructured Pt cathodes could obviously improve performances of proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) owing to the reduced tortuosity and the bi-continuous nanoporous structure. However, these cathodes usually suffer from the flooding problem ascribed to the ionomer-free and nanoscale pores which are more susceptible to water condensation. In this paper, ultra-thin nanoporous metal films (100 nm) were utilized to construct PEMFC cathodes and independent transport channels were designed separately for water and gas aiming at the flooding problem. Nanoporous gold (NPG) film was used as the model support for loading Pt nanoparticles owing to its controllable and stable structure. After optimizing the polytetrafluoroethylene (PTFE) content and carbon loading in the gas diffusion layer (GDL), plasma treatment under O₂ atmosphere was used to pattern the GDL with independent water transport channels. The obtained liquid permeation coefficients and oxygen gains demonstrated the obviously improved water and O₂ transport. By using a home-made optimized GDL and a nanoporous film cathode with pore size ～60 nm, the flooding problem could be facilely solved. With a Pt loading of ～16 μg cm^?2, this 3D nanostructured cathode exhibits a PEMFC performance of ～957 mW cm^?2 at 80 °C. The Pt power efficiency is about 4 times higher than that of the commercial Pt/C cathode (50 μg cm^?2, 756 mW cm^?2). Obviously, this study provides a simple but effective methodology to solve the water flooding problem in the ultra-thin nanoporous film cathodes which is applicable for other types of 3D nanostructured PEMFC cathodes.     

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定辛酸铑催化剂中铂钯铅铁铜铝镍

准确测定辛酸铑催化剂中杂质元素含量,是判定产品是否合格的重要指标之一。以往常采用直流电弧发射光谱法(摄谱法)进行检测,但测定周期长,且重复性较差。用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定辛酸铑催化剂中微量杂质元素时,辛酸铑催化剂样品中含有的大量有机组分和铑基体会对测定有严重干扰。实验采用反复滴加硝酸消解样品中有机组分,再用王水溶解盐类,选用合适背景点扣除的方式消除铑基体的干扰,建立了使用ICP-AES测定辛酸铑催化剂中0.001%~0.1%(质量分数)Pt、Pd、Pb、Fe、Cu、Al、Ni等7种微量杂质元素的方法。各元素在0.10~10.00μg/mL范围内与其发射强度呈线性关系,相关系数均大于0.9999;方法检出限(μg/mL)为0.075(Pt)、0.0033(Pd)、0.015(Pb)、0.0036(Fe)、0.010(Cu)、0.001(Al)、0.012(Ni)。实验方法用于测定辛酸铑催化剂样品中Pt、Pd、Pb、Fe、Cu、Al、Ni,结果的相对标准偏差为(RSD,n=7)为1.4%~9.6%。按照实验方法测定辛酸铑催化剂中Pt、Pd、Pb、Fe、Cu、Al、Ni,并与直流电弧发射光谱法的测定结果进行比对,结果相一致。     

恒温恒湿调节箱内气流分布状态及其对卷烟调节效果的影响

  目的  了解恒温恒湿调节箱内的气流分布，验证不同规格卷烟样品在调节箱内的调节效果。  方法  改变在恒温恒湿调节箱内卷烟样品的数量、堆积方式和摆放位置，使用热敏风速仪检测调节箱内特征点的强制气流速度；使用ISO 3402标准规定的平衡判定方法，对不同规格的卷烟调节效果进行了验证。  结果  （1）行业常用的卷烟恒温恒湿调节箱内气流分布并不均匀，各个位置气流速度差异较大，某些位置甚至无法检测到强制气流；（2）卷烟在恒温恒湿调节箱的调节过程中，改变样品数量、堆积方式和摆放位置时，对箱体内各位置的气流强度有一定影响，影响效果并无明显规律，且对箱内整体气流分布均匀度没有明显影响；（3）当调节时间满足48 h时，烟支规格对卷烟调节至平衡并无影响，卷烟样品均能达到标准规定的平衡要求，3 h内重量变化不大于0.2%的判定方法符合国内卷烟调节的实际情况。  结论  该研究结果对生产企业以及实验室研究人员在使用卷烟恒温恒湿调节箱和卷烟样品平衡的验证都具有一定的指导意义。      

国内爆珠专利技术分析

  目的  综述爆珠领域技术特点及发展脉络。  方法  采用对比分析法和文献计量学等情报分析研究手段，以定性与定量分析相结合的方式对爆珠领域国内专利申请态势、主要申请人、专利技术分布及研发热点等进行了系统的分析，并以此给出了我国爆珠技术领域的总体研究趋势和国内的专利布局情况。  结果  ① 1986—2018年中国知识产权局公开/公告国内爆珠领域共计544件专利，从2013年起整体专利申请量和申请人数量呈现爆发式增长。②国内主要申请人为卷烟制造企业和卷烟辅料企业，国外申请人主要是跨国烟草公司，其专利申请已初具规模。③各技术分支发展不均衡，爆珠应用是该领域专利申请的热点，爆珠制备工艺中成型工艺申请较为集中；爆珠滴制、干燥设备以及成型机中爆珠进料装置在设备分支申请较为集中。④技术需求点主要集中在提高耐加工性、耐候性、稳定性、防止香料损失、受控释放等方面。⑤主要需求方专利申请覆盖面相对较窄，产品应用申请占比较大，分析检测技术方面专利申请量较少。      

初烤烟叶主脉不同区段色度及Fisher最优分割法分析

  目的  分析初烤烟叶主脉不同区段色度值的变化，为烟梗的差异化加工和分类使用提供参考依据。  方法  以云烟87 B3F、C3F初烤烟叶为试验对象，将每片烟叶中的主脉平均分成6段，采用色差计测定每个区段烟梗粉末的色度值L*（明度值）、a*（红度值）、b*（黄度值）和E（总色差值），利用单因素方差分析和回归分析分别研究不同区段烟梗色度值的差异性及变化趋势，并通过Fisher最优分割法分析2种烟叶主脉最佳的分段比例。  结果  ① 同一烟叶主脉不同区段烟梗的色度值L*、a*、b*、E总体均存在显著差异；B3F和C3F烟叶主脉相同区段的色度值对比，L*值为C3F > B3F，a*、b*、E值为B3F > C3F。②从主脉基部到尖部，L*值呈先降低后升高的抛物线形变化趋势，a*、E值呈先升高后降低的抛物线形变化趋势，b*值呈逐渐升高的线性变化趋势。③从梗基到梗尖，B3F烟叶主脉最佳分段比例可分为1/6、3/6、1/6、1/6，C3F烟叶主脉最佳分段比例可分为4/6、1/6、1/6。  结论  烟叶主脉不同区段的色度存在较大差异和规律性变化趋势，叶基和叶中部分的烟梗更适宜作为制梗丝的原料。      

Heterostructured thin LaFeO3/g-C3N4 films for efficient photoelectrochemical hydrogen evolution

The deposition of LaFeO₃ at the surface of a graphitic carbon nitride (g-C₃N₄) film via magnetron sputtering followed by oxidation for photoelectrochemical (PEC) water splitting is reported. The LaFeO₃/g-C₃N₄ film was investigated by various characterization techniques including SEM, XRD, Raman spectroscopy, XPS and photo-electrochemical measurements. Our results show that the hydrogen production rate of a g-C₃N₄ film covered by a LaFeO₃ film, exhibiting both a thickness of ca. 50 nm, is of 10.8 μmol h⁻¹ cm⁻² under visible light irradiation. This value is ca. 70% higher than that measured for pure LaFeO₃ and g-C₃N₄ films and confirms the effective separation of electron-hole pairs at the interface of LaFeO₃/g-C₃N₄ films. Moreover, the LaFeO₃/g-C₃N₄ films were demonstrated to be stable and retained a high activity (ca. 70%) after the third reuse.     

响应面法优化高效液相色谱分析蜂蜜中5种生物胺的衍生条件

为确定高效液相色谱测定蜂蜜中5种生物胺(腐胺、精胺、尸胺、亚精胺、组胺)的最佳衍生化条件,在单因素优化基础上,采用响应面设计对衍生体系pH、衍生温度和时间等参数进行了优化,建立了5种生物胺的峰面积响应面模型。结果表明,建立的响应面模型拟合良好,各个模型的校正R2均大于0.99,响应预测值与实际值吻合度高,预测R2均大于0.99。3个衍生条件均能明显影响生物胺峰面积响应,影响大小依次为pH、衍生温度、衍生时间;pH和衍生时间存在显著交互作用(P<0.05)。最优的衍生条件为pH11、衍生温度45 ℃、衍生时间40 min,在此条件下衍生,5种生物胺的峰面积响应较好。使用两个浓度的生物胺溶液进行的验证实验结果与预测值相对偏差数值在2.32%~4.94%之间。     

茉莉微胶囊的热失重及其对卷烟纸热裂解产物的影响

采用热失重分析仪及热裂解-气相色谱/质谱联用仪对自制茉莉微胶囊及微胶囊卷烟纸进行热失重和热裂解产物分析。结果表明,微胶囊在235℃以上发生主要质量损失,囊芯物质从壁材分解的孔洞中逐步释放出来,整个质量损失过程比较平缓,未出现突释;茉莉微胶囊卷烟纸热裂解产物以易挥发的小分子醛类、酮类化合物为主,随裂解温度的升高,其热裂解产物在600℃时增加明显,而在900℃时增幅不如空白卷烟纸。茉莉微胶囊卷烟纸在300℃时裂解产生具有茉莉特征的二氢茉莉酮酸甲酯,对卷烟烟气成分和感官质量产生一定的影响。     

电子行业用高纯钯的制备研究

高纯钯在电子行业等领域应用广泛，需求迫切。以氯化钯为原料，提出采用氯化铵沉淀-氨水配合联合工艺净化钯溶液，水合肼还原纯净钯溶液制备高纯钯。结果表明，固体氯化钯溶解后，在合适的条件下，该钯溶液经过氧化-氯化铵沉淀、氨水配合有效去除杂质元素，获得纯净二氯四氨合钯溶液，再经水合肼还原后，获得纯度99.999%高纯钯，其碳、氧、氮等杂质元素总含量小于355×10^-6。     

水热晶化法制备RhCeZrLaNdOx催化剂及其性能研究

采用水热晶化法一步制备了RhCeZrLaNdOx系列催化剂，测定其比表面积、储氧量和还原温度等性能参数，并进行结构和形貌表征，研究了制备过程中水热晶化温度和时间、表面活性剂等条件对催化剂性能、结构和形貌的影响。结果表明，以月桂酸作为表面活性剂，在160℃水热晶化4 h制备的催化剂具有较大的比表面积、较高的储氧量和较低的还原温度，微观结构为四方相的固溶体纳米颗粒。与传统浸渍法制备的Rh/CeZrLaNdOx催化剂比较，水热晶化法制备的催化剂对CO还原NO具有更好的低温催化活性。