ZnO包覆锂电池阴极材料LiMn2O4性能研究

文中研究通过溶剂凝胶法合成锂电池阴极材料锰酸锂(Li Mn2O4),并使用Zn O对其表面进行包覆改性。通过X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),充放电循环测试等手段对得到的产品进行物理化学性能测试。研究结果表明,改性后的材料的循环性能较改性前相比有较大的提高,这主要是由于表明包覆物质减少了活性材料与电解液的接触面积,抑制了锰离子的溶剂,在充放电过程中稳定了Li Mn2O4结构。     

磁场作用下Fe3O4包覆碳纳米管磁流体光热转换性能

该文实验研究了磁场作用下水基磁性碳纳米管（MWCNT-Fe3O4）流体光热转换特性。采用改进化学共沉淀法合成MWCNT-Fe3O4复合纳米磁性材料,制备了浓度为0.001%～0.200%（质量分数）的磁流体。此外,研究了磁场强度及方向对磁性流体光热转换特性的影响。结果表明：在低浓度范围内光热转换效率随浓度增加而增加,并在0.01%时获得比纯水提高了30%的光热转换效率。高浓度时由于透光率降低使得光热转换效率有所下降。磁性MWCNT材料在外加磁场作用下将会呈现与磁场方向一致的定向排列现象。垂直磁场作用下,MWCNT排列方向与温度梯度方向一致,充分利用其轴向超高导热系数使流体中的温度分布更均匀,光热转换效率提高。水平磁场作用下,MWCNT排列方向与温度梯度方向垂直,抑制了流体中的热量传递,光热转换效率下降。     

Steam reforming of ethanol over Co3O4–Fe2O3 mixed oxides

Co₃O₄, Fe₂O₃ and a mixture of the two oxides Co–Fe (molar ratio of Co₃O₄/Fe₂O₃ = 0.67 and atomic ratio of Co/Fe = 1) were prepared by the calcination of cobalt oxalate and/or iron oxalate salts at 500 °C for 2 h in static air using water as a solvent/dispersing agent. The catalysts were studied in the steam reforming of ethanol to investigate the effect of the partial substitution of Co₃O₄ with Fe₂O₃ on the catalytic behaviour. The reforming activity over Fe₂O₃, while initially high, underwent fast deactivation. In comparison, over the Co–Fe catalyst both the H₂ yield and stability were higher than that found over the pure Co₃O₄ or Fe₂O₃ catalysts. DRIFTS-MS studies under the reaction feed highlighted that the Co–Fe catalyst had increased amounts of adsorbed OH/water; similar to Fe₂O₃. Increasing the amount of reactive species (water/OH species) adsorbed on the Co–Fe catalyst surface is proposed to facilitate the steam reforming reaction rather than decomposition reactions reducing by-product formation and providing a higher H₂ yield.     

Nano-magnetic catalyst KF/CaO–Fe3O4 for biodiesel production

A nano-magnetic catalyst KF/CaO–Fe₃O₄ was prepared by a facile impregnation method. The magnetic property of the catalyst was studied by vibrating sample magnetometer (VSM). The results demonstrated that the catalyst was ferromagnetic, and it could be recovered by magnetic separation. The nano-magnetic catalyst was also characterized by transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD) and BET surface area analyzer. It was found that the catalyst possessed a unique porous structure with an average particle diameter of ca. 50 nm. Besides, the factors affecting biodiesel yield were investigated, and a desired fatty acid methyl esters yield over 95% was obtained under the optimal conditions.     

Fe3+交联的预包覆Fe3O4纳米粒子改性rGO自支撑膜的储锂性能

本工作采用Fe³⁺对含有氧化石墨烯(graphene oxide,GO)预包覆Fe₃O₄的GO自支撑膜进行改性处理制备Fe³⁺诱导交联的预包覆Fe₃O₄纳米粒子复合热还原型氧化石墨烯自支撑膜(Fe³⁺@Fe₃O₄/r GO)。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等测试手段表征材料组成、结构与形貌,并研究Fe³⁺@Fe₃O₄/r GO自支撑膜作为锂离子电池负极的储锂性能。结果表明球状Fe₃O₄纳米颗粒被GO片层紧密包裹,且经过Fe³⁺诱导交联的Fe³⁺@Fe₃O₄/r GO自支撑膜稳定性显著提高;电化学结果表明,在电流密度为100 m A/g恒...     

锆粉尘云的火焰传播特性

使用高速摄影、超细热电偶和纹影技术,对方形开口管道中锆粉尘云火焰传播特性进行了实验研究.锆粉尘通过压缩空气喷散到管道中形成粉尘云,随后,锆粉尘云被电火花点燃.实验结果表明,低质量浓度下,火焰传播速度和温度随质量浓度增加而增加.当粉尘云质量浓度为0.627 kg/m3时,火焰传播速度和温度达到最大值,分别为30.41 m/s和1716 K,其后随着质量浓度的继续增加,火焰传播速度和温度开始略微下降.锆粉尘云中粒子与空气形成气-固表面燃烧体系,一些粒子在燃烧结束前发生微爆.预热区厚度在0.39～2.52 cm,随粉尘云质量浓度的增加先减小后增加.     

CO2/O2环境对柴油着火及燃烧特性的影响

为研究CO₂/O₂环境对柴油着火和燃烧特性的影响,以正庚烷为柴油表征燃料,利用CONVERGE计算了不同CO₂/O₂环境下正庚烷的着火和燃烧过程,并搭建了可视化定容燃烧弹试验平台进行了验证。使用高速摄影机记录了初始温度850 K,初始压力3 MPa,CO₂体积分数分别为35%、40%、50%和60%时正庚烷燃烧的自发光强度,利用CHEMKIN中定容均质反应器分析了CO₂物理和化学作用对着火的影响。研究结果表明：在CO₂体积分数35%时存在爆燃的现象,随着CO₂体积分数增长,着火延迟时间增长,着火位置远离喷嘴,稳态燃烧阶段火焰的长度和宽度也增大,CO₂体积分数在50%～60%之间时火焰自发光强度峰值明显下降;CO₂的物理作用抑制了着火,第三体作用对着火的促进作用大于直接参与反应对着火的抑制作用,造成CO₂的化学作用缩短了着火延迟时间,并且随着CO     

Fe3O4纳米颗粒对玉米秸秆光发酵产氢的影响

以HAU-M1光合菌群作为发酵细菌,以玉米秸秆为发酵底物,研究Fe₃O₄纳米颗粒对光发酵产氢过程的影响。结果表明:粒径60 nm的Fe₃O₄纳米颗粒浓度为100 mg/L时,比产氢量达到(46.68±1.00)mL/g VSS,与对照组的(35.07±0.56)mL/g VSS相比提升(33.11±0.01)%,此时的能量转化率也提高33.10%。产氢动力学分析结果也表明Fe₃O₄纳米颗粒对反应体系有明显的影响,粒径60 nm的Fe₃O₄纳米颗粒浓度为100 mg/L时,最大产氢潜能和最大产氢速率分别为46.97 mL/g VSS和1.06 mL/(g VSS·h)。适宜的Fe₃O₄纳米颗粒的粒径和浓度能显著促进光发酵产氢能力,而浓度过高则会产生抑制作用。     

Nano-sized Fe2O3–SO4 solid superacid composite Nafion membranes for direct methanol fuel cells

In this paper, Fe₂O₃–SO₄²⁻/Nafion^® composite membranes were prepared by a solution casting method. The physico-chemical properties of composite membranes were characterized by X-ray diffraction (XRD), SEM–EDX and thermogravimetric analysis (TGA). The water uptake ability, proton conductivity, and methanol permeability of the composite membranes were evaluated and compared with the recast Nafion^® membrane. The results showed that the proton conductivity and the water uptake of the composite membranes were slightly higher than that of the recast Nafion^® membrane. The composite membrane containing 5 wt.% Fe₂O₃–SO₄^2- showed superior ability to suppress methanol crossover, and it further improved the direct methanol fuel cell (DMFC) performances with both 1 M and 5 M methanol feeding, compared with the recast Nafion^® membrane. The preliminary 30 h lifetime test of the DMFC with the composite membrane with 5% Fe₂O₃–SO₄²⁻ indicated that the composite membrane is stable working at the real DMFC operating conditions at least during the test. These results suggest the applicability of the composite membranes in DMFCs.     

纳米Fe2O3/硬脂酸/十八醇纳米复合相变蓄热材料的性能研究

针对有机相变材料热导率低的问题,将高热导率的纳米Fe₂O₃添加到硬脂酸/十八醇二元有机复合蓄热相变材料中,制备纳米复合蓄热相变材料。从分散剂的种类、分散剂与纳米材料的添加量以及超声时间4个方面研究其对纳米复合相变蓄热材料的稳定性及热物性的影响。结果表明,阴离子表面活性剂的分散效果优于阳离子和非离子表面活性剂。复合相变材料中添加质量分数为0.8%,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和质量分数为0.4%Fe₂O₃的体系,超声时间为80 min时,纳米Fe₂O₃在相变材料中的分散效果最好。添加纳米Fe₂O₃后复合蓄热相变材料的相变潜热及相变温度有所下降,热导率提高34.9%。300次热循环复合相变材料的相变温度波动区间不超过0.41℃,相变潜热波动区间不超过4.0%,热稳定性良好。     

催化重整反应加氢对预混气火焰传播速度的影响

根据“驻定火焰法”基本原理，利用对冲火焰实验装置系统测量了甲烷与少量氢气预混气的火焰传播速度。结果表明，与纯甲烷时相经，含氢条件下的火焰传播速度有了明显的提高。实验氢气是甲烷与水蒸汽在催化重整反应中产生的。这说明，催化剂的存在使得掺水燃料或乳化油在燃烧的同时产生氢气。氢气的加入提高了混和气的火焰传播速度，改善了燃烧过程。这项技术在实践中有着重要意义。还对实验条件进行了数值模拟和计算，计算结果与实验结果符合较好。     

挥发分火焰对碳粒燃烧的影响

建立了球坐标系下传热、传质、化学反应全耦合的煤粉燃烧数值模拟程序．通过煤粉与事先脱除挥发分的焦炭的对比实验及数值模拟,研究了挥发分火焰对碳粒表面一次产物CO火焰的点燃及碳粒燃烧的影响．傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)测温实验及煤粉燃烧动态过程的数值模拟结果不仅进一步验证了碳粒着火初期CO火焰所引起的颗粒高温现象,而且给出了挥发分引燃表面反应一次产物CO的直接证据．由于挥发分火焰的引燃作用,碳粒可以在较其非均相着火温度为低的温度下被点燃,阐明了Juntgen提出的联合着火方式的物理本质．     

Effect of Turbulence on Flame Propagation in Comstarch Dust-Air Mixtures

Following the quantitative determination of dust cloud parameters, this study investigated the flame propagation through cornstarch dust clouds in a vertical duct of 780 mm height and 160×160 mm square cross section, and gave particular attention to the effect of turbulence on flame characteristics. The turbulence induced by dust dispersion process was measured using a particle image velocimetry (PIV) system. Upward propagating dust flames were visualized with direct light and shadow photography. The results show that a critical value of the turbulence intensity can be specified below which laminar flame propagation would be established. This transition condition is about 10 cm/s. The measured propagation speed of laminar flames appears to be in the range of 0.45-0.56 m/s, consistent with the measurements reported in the literature. For the present experimental conditions, the flame speed is little sensitive to the variations in dust concentration. Some information on the flame structure was revealed from the shadow records, showing the typical heterogeneous feature of dust combustion process.     

粒径分布对有机粉尘爆炸中火焰结构的影响

采用高速摄影及带通滤波片相结合的方法,记录并分析了火焰在开放空间两种不同粒径分布硬脂酸粉尘云中的传播特性.实验中,通过控制喷嘴压力形成两种典型粒径分布的硬脂酸粉尘云.实验发现,火焰在两种不同粒径粉尘云中传播时,具有明显不同的火焰前锋结构特征,即连续火焰前锋和离散火焰前锋.在较小粒径分布粉尘云中传播时,火焰前锋形状规则、连续,燃烧反应区均匀一致,类似于预混燃烧现象;而在较大粒径分布粉尘云中传播时,火焰前锋黄色发光区周围分布着离散的蓝色亮点.在此基础上,进一步利用CH辐射放大图像揭示了粉尘云离散火焰前锋的形成机理.理论模型的分析结果证明了粒径小于58 μm的粒子质量浓度是决定能否出现离散火焰前锋的关键参数.     

可燃固体颗粒堆中的逆向火焰传播

本研究考察了火焰在可燃固体颗粒堆中的传播过程．选取5 mm直径PMMA小球作为特征可燃物,以氧气和氮气的混合气作为氧化剂,在不同氧浓度和流速条件下对火焰传播速度和固体质量消耗速率进行了测量．研究表明,氧通量是影响火焰传播和质量消耗的主导因素．氧通量保持不变时,增大流速会缩短火焰前锋的气相预热长度,使其传播速度降低;同时,固相预热长度拉长导致质量消耗速率升高,使火焰传播速度与质量消耗速率呈现相反的变化趋势．     

氢/空气火焰在半开口有障碍管道中的传播特性

针对氢／空气混合物，通过实验研究了其预混火焰在半开口管道中的火焰传播加速现象。结果表明，火焰传播状态随着氢气当量比的变化而发生改变。当氢／空气混合物被点燃后，由于障碍物的扰动，火焰在管道中不断加速传播，并最终到达一准稳态传播。在氢气当量比0．34附近时，火焰速度发生跃变。当氢气当量比足够大时，火焰传播由爆燃态转变为爆轰态。在本实验条件下，爆燃转准爆轰的临界条件是d/λ=2.6(d是圆环形障碍物内径，λ是爆轰格胞尺度）。障碍物阻塞比的变化对最大火焰速度和压力提升的影响不明显。     

多喷嘴撞击火焰高度及频率特性

基于多喷嘴对置式水煤浆气化试验平台,利用高温内窥镜配合使用高速相机,结合火焰图像处理技术,研究了多喷嘴对置式气化炉内水煤浆撞击火焰高度及其脉动频率特征,选用的图像处理方法可实现撞击火焰高度区域图像的有效分割.结果表明,撞击火焰的平均火焰高度和最大火焰高度均随氧碳比的增大不断上升,且撞击火焰稳定性增强.撞击火焰特征频率随着氧碳比的升高而降低,主要频率特征峰的幅值降低,脉动特征频率在1～3Hz处趋于稳定.在水煤浆操作的典型氧碳比条件下,撞击火焰将不会直接冲蚀到拱顶耐火砖.     

层流预混滞止火焰结构及传播速度实验研究

火焰传播速度反映了火焰和燃料燃烧的基本特性,但火焰传播比较复杂,受流动,传热以及化学反应等众多因素的影响,在实际的系统中,无法得到理想化的平面燃烧波,而利用平面滞止火焰可外推得到零位伸率下的火焰传播速度,即理想层流火焰传播速度。在建立稳定的层流预混滞止火焰的基础上,用激光多普勒仪测定了滞止流动的速度分布,得到了火焰结构的一些特征,并根据同一空燃比下不同位伸率与当地火焰传播速度的关系,获得了理想层流     

旋流燃烧器W型火焰锅炉特点及研究进展

本文介绍了中国引进和开发W型火焰锅炉的背景、各技术流派在中国的份额,并通过燃烧、污染物排放、结渣和偏温特性等,介绍了各自的性能及存在的问题。特别阐述了带旋流燃烧器的W型火焰锅炉燃烧器的结构、配风方式、污染物排放等特性及设计特点。综述了我国各高校、科研院所和制造厂研究W型火焰锅炉的历程以及取得的进展,建议了需进一步研究的方向。