表面改性金属双极板在直接甲醇燃料电池中的应用

石墨双极板由于制作成本高、易碎等不利因素严重制约直接甲醇燃料电池（DMFC）的发展。表面改性后的金属材料由于具备接触电阻低,加工强度高等优点而受到广泛关注。但是,迄今为止,国内少见改性金属双极板在DMFC中的研究报道。本文分别对金属及其氧化物、导电高分子、碳膜及金属碳化物、金属氮化物作为金属材料表面改性膜层进行了详述。基于改性金属双极板在模拟DMFC运行环境中的腐蚀原理,重点分析了表面改性前后金属双极板的抗腐蚀性能、接触电阻、表面涂层的成分及形态等关键参数,分析比较了改性涂层金属双极板对燃料电池运行中的电化学行为和寿命的影响。展望了表面改性金属双极板在DMFC中应用的研究趋势,为实现DMFC便携式发展奠定了良好的基础。     

电化学脱硫技术新进展

介绍了近年来国内外各种电化学脱硫技术的最新研究动态,并比较了各种方法的优缺点,为这一领域的研究提供了一些有价值的资料。     

基于电化学技术检测微生物吸附

为研究微生物在固体表面吸附的过程,探索微生物黏膜的形成机理,采用电化学交流阻抗法对铜电极表面黏液形成菌吸附形成的生物黏膜进行表征,实验结果表明：由实验数据拟合出的等效电路与根据理论分析而设计出的等效电路基本吻合,通过测量生物膜电容计算出的生物黏膜厚度为1.8 μm,与用SEM观测显示的黏膜厚度基本一致,由此说明了用交流阻抗表征生物膜的可行性和微生物在固体表面吸附传质成膜过程分析的正确性,该方法为探索微生物黏膜的形成机理提供了有力的检测手段,并对静态下实时监测生物黏膜的形成具有重要意义。     

煤的电化学脱硫机理研究

本文在研究煤的电化学脱硫基础上 ,利用 X-射线衍射和红外光谱等现代测试手段研究了煤中无机硫和煤系黄铁矿硫的电化学脱硫机理。研究表明煤中无机硫和煤系黄铁矿硫的脱硫机理有相似之处。首先在电极表面产生活性氧或高价离子 ,活性氧氧化煤或煤系黄铁矿中无机硫为单质硫或硫酸盐硫。其中煤中硫氧化为硫酸盐硫 ,煤系黄铁矿硫氧化为硫或硫酸盐硫。     

碱金属对煤热解和气化反应速率的影响

通过对原煤、酸洗原煤、负载碱金属的酸洗原煤在800～1050℃热解制得焦样,用X射线衍射技术考察了碱金属对煤焦微晶结构的影响,在加压热天平（PTGA）上考察了煤样的热解过程,以及焦样的二氧化碳气化活性。结果表明：碱金属对煤的热解和气化阶段都有影响。在热解阶段,碱金属的存在抑制了煤焦的石墨化进程,降低了热解反应活化能,促进了热解反应的进行;在气化阶段,作为催化剂的碱金属,降低了气化反应活化能,延长了反应速率达到最大值的时间。修正的随机孔模型可以较好地描述煤焦-CO₂的气化反应过程。     

聚乙二醇二甲醚抑制脱碳吸收剂中氨逃逸的实验及原理分析

CO₂作为主要的温室气体,其减排问题引起全球范围的广泛关注,开展适合我国国情的燃煤电厂CO₂减排技术研究至关重要。氨法脱除电厂烟气中CO₂具有低成本、高脱除效率等特点,但该技术面临的一个很大问题是氨的逃逸。针对氨法脱碳过程中氨逃逸问题展开实验研究,采用鼓泡吸收反应器研究了聚乙二醇二甲醚（NHD）对氨逃逸的抑制效果以及氨水和NHD浓度对氨逃逸的影响,并分析了NHD抑制氨逃逸的机理。结果表明,NHD对氨逃逸具有一定的抑制作用,同时在一定程度上提高了脱碳效率。添加5%NHD后,氨逃逸量降低24.86%,CO₂的脱除效率增加10%左右。研究结果对进一步开展氨法捕集CO₂研究有较大的参考价值。     

FCT方法用于热声对流数值模拟

传统方法处理大梯度的热声对流问题时易产生数值振荡,故而采用将FCT方法和时间分裂技术用于大梯度的热声对流的数值模拟的思路,提出了通量校正和时间分裂的方法,并对算法进行了考核;对阶跃加热产生热声对流过程进行了模拟,获得了与实验结果一致的压力波,证明该方法完全可以用于热声对流过程的数值模拟。     

煤中黄铁矿的电化学脱硫及动力学研究

为了降低煤的脱硫费用和提高脱硫效率，以硫酸为介质，以硫酸锰为脱硫催化剂，在以石墨为电极的无隔膜电解池中研究了煤的电化学催化脱硫。研究表明，在特定的电解电位下，煤中无机硫脱硫率随着锰离子的浓度增加，煤浆浓度的降低和电解温度的提高而提高。进而对这些数据进行了动力学分析。结果表明：煤中黄铁矿脱硫速率与煤中活性黄铁矿（易接近）和惰性黄铁矿（难接近）及脱硫反应有关，脱硫模型符合Langmuir-Hinshelwood近似，脱硫表观活化能为10.44kJ/mol。     

共聚法制备疏水性SiO2气凝胶

以正硅酸乙酯为原料,应用溶胶-凝胶两步催化,甲基丙烯酸基丙基三甲氧基硅烷作为改性剂,无水乙醇为溶剂,共聚法常压下制备疏水性SiO₂气凝胶。运用原位红外在线监测反应历程,确定制备工艺步骤。运用N₂吸附仪、扫描电镜、红外光谱、TG-DSC对SiO₂气凝胶孔径分布、形貌、表面官能团及热稳定性进行分析。结果表明,经甲基丙烯酸基丙基三甲氧基硅烷改性的SiO₂气凝胶疏水性能良好,疏水的耐温性可达到407℃,比表面积为877.17 m²·g^-1, 由球形纳米颗粒堆积而成,颗粒尺寸范围在10～50 nm,孔径集中分布在1.9相似文献   

氟碳涂层在干湿交替环境下失效过程研究

用电化学交流阻抗（EIS）、红外光谱（FTIR）和扫描电镜（SEM）等手段研究了氟碳涂层在干湿交替及全浸泡环境下的失效过程。结果表明,干湿交替环境下氟碳涂层的失效速率快于全浸泡环境下的失效速率,干湿交替环境使得涂层孔隙率增大,涂层的电阻降低,电容增大,加速了电解质溶液在涂层中的渗透;氟碳涂层在干湿交替环境下的失效原因,主要是由于干湿交替循环使涂层经历增大和缩小的往复变化,使得涂层内部孔隙增大,局部产生微裂纹且涂层与基体附着力降低,最终导致涂层起泡及失效。     

利用2.45 GHz微波分解管道固体水合物

针对油气生产输运管线中的水合物堵塞问题,利用2.45 GHz微波辐射,分别进行了甲、乙、丙烷混合气及甲烷+甲基环己烷(MCH)水合物体系在竖直圆管中的定容消解实验。微波辐射强度分别为7.98～60.22 kW·m^-2及13.65～94.34 kW·m^-2,甲烷+MCH水合物体积含量22.1%～55.4%。结果表明：在相近的温度下,微波法相比常规管道加热法所需解堵时间缩短50%以上。高辐射强度下,孔隙液态水可协同微波加快水合物消解,聚集水则可能形成热阻并过热。液态水在多相渗流作用下动态分布,是影响微波作用效果的主要因素。     

湿空气超音速凝结特性

在实验室内搭建了湿空气超音速凝结实验系统,首先进行了稳定性实验,发现实验系统至少需要运行10 h后才能达到稳定状态。随后利用实验系统对湿空气在Laval喷管内的超音速凝结过程进行了实验测试,发现当喷管入口为0.46 MPa时,液滴粒径沿轴向位置变化很小,约为0.85 μm;液滴数量和液相质量分数基本维持在3.0×10¹² 个·kg^-1和8.0×10^-4左右,并稍有上升趋势。最后建立了湿空气超音速均相和非均相凝结数学模型,并在实验条件下进行了模拟计算,发现湿空气在Laval相似文献   

煤快速热解固相和气相产物生成规律

利用能有效避免二次转化反应的高频炉热解装置对3种不同变质程度的煤进行了600～1200℃条件下的快速热解,考察了在煤热解最初阶段焦产率、焦-C产率、热解气产率、热解气4种主要组分H₂、CO、CH₄和CO₂的比例以及热解气热值随煤阶和热解温度的变化规律。结果表明,焦的产率和焦-C的产率均随煤阶的升高而升高,热解气的产率随煤阶的升高而降低;热解温度的提高能显著降低煤焦和焦-C的产率并提高热解气的产率。热解气组分以H₂相似文献   

脱细胞真皮基质微结构的碱法调控及其细胞相容性

作为组织工程支架材料,脱细胞真皮基质（ADM）孔径小、孔隙率不高、孔隙连通情况不理想,不符合细胞生长对支架材料微结构的理想要求。针对这一问题,选用猪皮为原料,以优化微结构为目的,综合碱处理、酶处理、去污剂处理和盐处理手段制备了一种ADM。扫描电子显微镜分析了碱处理中碱液浓度对ADM微结构的调控作用,MTT法检测了小鼠胚胎成纤维细胞（3T3）在ADM上的生长增殖,共聚焦激光扫描电镜观察了细胞的分布。结果显示：ADM不含细胞,维持了胶原纤维的天然结构,具有连通的三维孔道,孔径约100 μm;随着碱液浓度的增加,孔径与孔隙率增大,孔隙的连通性改善,骨架的形貌由膜状向纤维状转变;细胞在ADM上增殖良好、分布均匀。调节碱处理中碱液浓度可调控ADM微结构,获得微结构和细胞相容性良好的ADM。     

丙三醇对钒液流电池电解液影响的交流阻抗研究

采用交流阻抗法研究了添加剂丙三醇对全钒氧化还原液流电池阳极电解液电极反应影响的内部作用机理。通过RS(Cd(RpW))形式的等效电路对其阻抗谱进行了较好的模拟解析,研究结果发现,随着丙三醇含量的依次增加,溶液电阻、双电层电容和极化电阻均出现最小值,浓差极化电阻出现最大值,此时添加量均为1%,说明含有一定量供电子基团结构的丙三醇能够有效结合钒离子,均匀分散于溶液中,使得溶液电阻降低,当钒离子结合丙三醇后体积增大,双电层电容距离增加,从而双电层电容降低,当钒离子结合丙三醇后更利于向电极表面吸附,提高阳极电解液的催化效率,加大了电极表面反应物浓度与本体溶液中的差值,使得浓差极化电阻增强,电极反应效率提高。     

对流换热条件下内外翅片管应力分析

采用ANSYS有限元分析软件,对内外翅片管在不同工况下的高温应力场进行了分析。结果表明,温度载荷所产生的热应力是应力的主要部分,最大应力发生在内翅片与换热管焊接处;内侧压力载荷对热应力具有增强作用,而外侧压力载荷对热应力具有削弱作用;温度载荷是引起热变形的主要因素。     

复合枝型聚醚衍生物在原油脱盐、海水洗涤和金属缓蚀中的应用

原油中含盐不仅影响原油的品质,而且腐蚀设备。本文研究了一种复合枝型聚醚衍生物,在非极性的连续相中能形成极性基团朝内的反胶束状态,利用反胶束体系中形成的“水池”可以溶解水相中的极性物质,从而分离原油中水溶性杂质,利用这种性质,能有效地把原油中的盐脱除掉。该复合枝型聚醚衍生物还可以有效地降低高矿化度水的表面张力,其耐矿化度最高可达200000 mg·L^-1,因此可以在海水中作为洗涤剂使用,而且其特有的枝型结构可以有效地抑制海水对金属表面的腐蚀。     

基于热源塔的热泵系统构建与试验

为解决水冷冷水机组冬季闲置和空气源热泵冬季制热存在的结霜问题,构建了一种基于热源塔的热泵系统。详细分析了热源塔热泵系统的构成和工作过程,依据所建立的热源塔热泵试验装置进行了不同热源塔溶液进出口温差的制热试验。结果表明:热泵制热量和COP都随着热源塔溶液进出口温差的增大而减小,而压缩机的耗功变化较小,空气与蒸发温度间的温差随之增大而增加;当环境温度为-1.2℃,热源塔溶液进出口温差从1.5℃增大到3℃时,热泵制热COP由3.02降为2.72,空气与蒸发温度的温差由7.64℃增大至11.96℃。整个实验过程中系统运行稳定可靠,避免了空气源热泵的结霜问题,表明热源塔热泵是一种非常具有前景的冷热源方案。     

常温下沥青基活性炭纤维对NO的催化氧化性能

以4种比表面积不同的沥青基活性炭纤维为材料,研究了常温下对模拟空气气氛中体积分数为50×10^-6的NO的催化氧化性能,并采用氮吸附法、Raman光谱和红外光谱对活性炭纤维进行了表征。结果表明,活性炭纤维可将NO部分催化转化为NO₂,较低比表面积的活性炭纤维因为其较窄的孔径分布和较大的类石墨微晶而有利于对NO的催化氧化。     

基于赤铁矿载氧体的煤化学链燃烧试验

化学链燃烧是一种具有CO₂内分离特性的燃烧方式。以赤铁矿为载氧体,在1 kW_th级串行流化床上进行了煤化学链燃烧试验。讨论了燃料反应器温度对气体产物组分的影响;比较了各反应参数对煤气化效率、煤气化产物的转化效率及碳捕集效率的影响情况,分析了煤中硫的排放问题。试验结果表明：温度由900℃升高到985℃,燃料反应器中CO体积份额逐渐增加,CO₂体积份额逐渐减小,空气反应器中CO₂浓度呈线性下降。燃料反应器温度的升高促进煤气化效率及碳捕集效率大大提高。载氧体量和系统负荷是煤气化产物转化效率的主要影响因素,载氧体量的增加和负荷的增加分别会使煤气化产物转化效率提高和下降。燃料反应器中的硫主要以SO₂形式存在于燃料反应器,随温度的升高,SO₂浓度由515×10^-6逐渐增加到562×10^-6相似文献