活化过程对呼图壁煤制备活性炭性能影响研究

以新疆呼图壁煤为原料制备活性炭,研究不同活化过程对活性炭性能的影响。根据煤样热重分析结果设计炭化过程,以制备优质炭化料,然后选择在不同活化过程下制得活性炭。试验结果表明,呼图壁煤制备的活性炭吸附性能及孔隙结构均较为优良,H₂O(g)活化温度的降低有利于制得吸附性能、孔容积与比表面积均较高的活性炭,而高温H₂O(g)活化可得到微孔孔径更为细小的活性炭。相比H₂O(g)活化,CO₂活化有利于制得综合性能更为优良的活性炭。KNO₃催化活化可显著减少活化时间,但不利于制得孔隙结构发达的活性炭。     

生物质焦油制备多级孔碳及其二氧化碳吸附性能研究

以生物质焦油为前驱体,ZnCl₂为活化剂,通过一步简易活化制备具有发达孔隙结构的多孔碳,并开展在CO₂吸附方面的应用研究。结果表明,产物表面N含量可达5.22wt.%,其中吡啶氮占比高达71.68%,具有孔隙率可调节和比表面积高（达827.040 m²/g）等特点。当生物质焦油与ZnCl₂质量比为1∶4,活化温度为800℃时,吸附剂表现出最佳CO₂吸附性能,其在273 K和298 K的吸附量分别为2.52 mmol/g和1.64 mmol/g,初始等量吸附热为33.84 kJ/mol,相应的CO₂对氮气选择性分别为4.2和1.9。本研究为CO₂分离和储存提供了一种原料来源广泛且兼具可再生特点的炭基吸附材料,同时也为生物质焦油资源化利用开辟了新思路。     

余热制冷用氯化钙_硅胶复合吸附剂的制备及性能研究

为了开发出利用余热进行吸附制冷的高性能吸附剂,采用浸渍法在真空下将氯化钙担载于粗孔硅胶上,制备了硅胶/氯化钙复合吸附剂,测试了复合吸附剂的吸附等温线和吸附速率,测试结果表明:浸渍法得到的复合吸附剂对水具有更大的吸附能力,在20%的湿度下,复合吸附剂在2h的吸附量为15.64 g/100 g吸附剂,是单一硅胶在相同条件下吸附量的8.06倍。用制备的复合吸附剂制作了一台小型吸附制冷机并进行了测试,当热源温度为90℃,冷却水温度为35℃时,在整个循环周期内(15 min),制冷功率为0.705kW,单位质量吸附剂的制冷功率(SCP)为70.51 W/kg,COP为0.25。     

MIL-101(Cr)-NH2/CaCl2复合材料的热化学蓄热性能研究

将金属有机骨架MIL-101(Cr)-NH₂与CaCl₂通过浸渍的方法复合得到MIL-101(Cr)-NH₂/CaCl₂热化学蓄热复合材料。采用X射线衍射分析仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析（EDS）、全自动比表面积及孔径分析仪以及同步热分析仪（TG-DSC）等分析了复合材料的表观形貌、盐含量、比表面积和蓄热密度等参数。结果显示,复合材料的盐含量为49%,在30℃、32%湿度下的最大吸水量为0.54 g(H₂O)/g(样品),蓄热密度达到了1 204 kJ/kg,并且在经历了17次吸附-解吸循环后,其蓄热密度仅降低了6.5%,表现出优异的循环稳定性,出色的吸附性能表明这一新型复合材料在太阳能蓄热领域具有广阔的应用前景。     

Cu源对Cu-SSZ-13催化剂脱除NOx性能的影响

通过离子交换法制备了不同Cu源（硝酸铜、硫酸铜和乙酸铜）的Cu-SSZ-13催化剂,并利用X射线衍射（XRD）、比表面积（BET）、X射线光电子能谱（XPS）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）和NH₃程序升温脱附（NH₃-TPD）等表征手段结合固定床反应器研究了Cu源对催化剂选择性催化还原（SCR）活性的影响．结果表明：采用离子交换法制备的Cu-SSZ-13催化剂具有良好的SCR催化活性和N₂选择性,其中利用有机铜源（乙酸铜）制备的CuSSZ-13催化剂具有较好的低温催化活性和NH₃吸附稳定性．水热老化后,催化剂的NO_x转化率达到90%及以上的温度窗口(T₉₀)为175～575℃,其CHA结构的特征衍射峰强度有所降低,但结构并未发生明显变化,表明经过水热老化处理后的催化剂能够保持较高的活性．温度为300℃时,在反应进料中添加体积分数为500×10^-6的丙烯（C₃H     

高温还原性气氛条件氨还原NOx机理研究

在一维管式炉上进行高温下NH₃还原NO_x特性实验研究，并基于化学反应动力学模型对实验工况进行模拟计算，分析在近零氧工况下NH₃/NO_x反应过程中关键基元反应及主要活性基团变化规律，探究高温下氨还原NO_x反应机理。结果表明：在无氧或者氧气体积分数为0.1%工况时，反应温度窗口明显向高温偏移，NH₃/NO_x还原反应进行的拐点温度为1 100℃,反应过程中关键的基元反应为NH₂/NO_x还原反应，温度对这组基元反应的一阶敏感性系数决定了最佳反应温度窗口；OH与NH₂自由基是反应中重要的活性基团，其浓度的积累也影响反应温度窗口，无氧工况下最佳反应温度窗口为1 300～1 400℃;无氧工况下NH₂自由基主要由3条反应路径还原NO_x,NH与NNH自由基是最重要的中间产物，而HNO的存在会造成NO_x质量浓度增加。     

氯化钙/硅胶和氯化钙/凹凸棒土复合吸附剂的制备及性能对比

分别通过浸渍法和焙烧法制备了两种复合吸附剂氯化钙/硅胶和氯化钙/凹凸棒土。在温度40℃、相对湿度20%条件,氯化钙/硅胶复合吸附剂的吸水性能随样本中氯化钙含量的增加而增加。氯化钙/凹凸棒土的最佳焙烧条件为焙烧温度300℃,焙烧时间2 h。在相对湿度为20%,吸附时间分别为15,20 min时,氯化钙/凹凸棒土的SCP分别为140.26,128.92 W/kg,远大于同等条件下氯化钙/硅胶的SCP。两种吸附剂的吸附性能对比表明,氯化钙/凹凸棒土吸附剂由于其良好的吸水性能更加适用于低温驱动的吸附制冷机。     

适合于太阳能热发电的锰铁锂复合金属氧化物储热特性与热化学反应机理

提出在锰基氧化物中添加Fe₂0₃和Li₂0,构建锰铁锂三元复合金属氧化物,降低热化学储热反应温度,更好地满足新一代太阳能热发电系统需求。实验发现,与Mn₂O₃相比,新生成的Li₂FeMn₃O₈复合氧化物的还原反应初始温度由773℃降低至622℃;还原反应活化能从797.10 kJ/mol降低至132.44kJ/mol;氧化反应由难以进行,变为从590℃开始进行;氧化放热量增至209.40 kJ/kg;经过105次循环后仍保持良好的循环反应稳定性。     

Thermal properties of a modified MOF-stearic acid composite phase change materials

以ZIF-67作为金属有机框架（MOF）,通过原位沉淀法生长在膨胀石墨片上对膨胀石墨进行改性,经过煅烧后形成Co₃O₄/EG分级多孔混合结构。为了优化硬脂酸的充放热性能,将Co₃O₄/EG与硬脂酸通过熔融共混和真空吸附法复合,制备出具有优异充放热性能的SA/Co₃O₄/EG复合相变材料。表征SA/Co₃O₄/EG复合相变材料的微结构、物相、相变焓值、相变温度和充放热时间等热物理性能,分析添加物Co₃O₄/EG的微结构对硬脂酸相变储热材料微结构和热性能产生的影响。添加物Co₃O₄/EG对SA/Co₃O₄/EG复合相变材料的相变温度影响较小,相变温度与Co₃O₄/EG添加量没有依赖关系。而复合储热材料的相变潜热随Co₃O₄/EG量的增加而减少,但与理论计算相差较少。Co₃O₄/EG分级多孔结构可以阻止Co₃O₄的团聚并提供高比表面积和孔体积吸附硬脂酸,多孔隙结构Co₃O₄和高热导率膨胀石墨（EG）的协同作用可以增加硬脂酸相变储热材料的热传递,缩短充放热时间,提高充放热效率。     

温度与氧气浓度对NH3还原NO特性耦合影响研究

为揭示烟气温度和氧浓度对NH₃还原NO过程的影响，通过对3种典型氮氧化物机理模型的对比与验证，选取Glarborg1998机理模型对不同温度(800～1 600℃)及O₂浓度下NH₃还原NO反应进行化学反应动力学研究.结果发现：在一定O₂浓度条件下，NH₃还原NO过程仅在一定温度窗口内才能获得较高的脱硝效率，这主要是由于H能与O₂反应生成O、OH以促进NH₃分解生成NH₂，保证NH₂还原NO；温度过高会促进NH₂氧化，导致脱硝效率降低.高温条件下O₂浓度降低时，虽然抑制了OH基团的形成，但H与CO₂、H₂O反应生成OH的反应速率明显增大，促进了NH₂的生成及其对NO的还原；同时，O₂浓度降低也抑制了NH₂氧化生成NO的反应，使得高温还原性气...     

Composite adsorbents of CaCl2 and sawdust prepared by carbonization for ammonia adsorption refrigeration

Composite adsorbents of CaCl₂ and sawdust prepared by carbonization for adsorption refrigeration with NH₃ as refrigerant are tested, and the effects of carbonization temperature on the sorption capacity and rate are analyzed. The results show that the amount of pores in the sawdust of the composite adsorbents carbonized, apart from the content of CaCl₂, is the most dominant factor influencing the NH₃ sorption on composite adsorbents. The optimum carbonization temperature is 700°C, which gives the maximal NH₃ sorption capacity as high as 0.774 kg of NH₃ per kg of the composite, and the specific cooling power is approximately between 338 and 869 W/kg with the cycle duration varying from 5 to 20 minutes. The present study demonstrates that the composite absorbent of CaCl₂ and sawdust prepared by carbonization is more promising and competitive for adsorption refrigeration application.     

CO2单井增强地热系统取热性能研究

为提高闭式单井系统取热性能,提出一种CO2单井增强地热系统（CO2-SEGS）。建立井筒流动换热和储层热-流-固耦合的数学模型,考虑CO2可压缩性以及井纵向压力传递特性,对比分析了水和CO2在SEGS中的取热性能,研究系统取热性能与封隔间距、井筒保温的关系。结果表明：（1）额定循环流量下,井口生产温度从134.09℃降低至116.06℃;CO2在采出过程中降压膨胀做功,产生明显的温降效应,中心管井口温度比底部低约57℃。（2）井筒不同位置处CO2的密度、热容差异很大,当循环流量小于50 kg/s时,依靠浮升力作用,SEGS可实现自主循环运行,无需额外泵功。（3）当水和CO2的流量分别为15 kg/s和40 kg/s时,两者年均取热速率近似相等,CO2的采出温度比水低约40℃,而压力损耗远小于水。（4）SEGS取热性能与封隔间距以及中心管保温性能呈正相关。研究结果可为SEGS系统的开发提供参考。     

CO2钙基吸附剂在急速加热下释放机理的研究

利用自主开发的急速加热和快速质谱气固相反应分析仪进行了CO₂钙基吸附剂N₂气氛中300℃/s、500℃/s、600℃/s、800℃/s高加热速率下释放机理的研究,实验发现CaCO₃的热分解速率随着加热速率的提高而提高。根据最可几动力学模型函数判定方法,求得动力学三因子为：E = 129.38 kJ/mol,n = 6/5,A = 806 129 s^-1,反应动力学模型函数为：f(α)=5/2(1-α)[-ln(1-α)]^3/5。结果表明,急速加热器中CaCO₃分解反应速率比在热重分析仪（thermo gravimetric analyzer, TGA）中快,活化能小于同条件下TGA测得的活化能,且动力学机理符合随机成核及长大模型,与TGA等慢速加热实验中测得的收缩核模型存在较大差异。     

中国南方典型农业生物质结渣特性实验研究

实验研究了广东省典型农业生物质稻杆、甘蔗渣/叶的燃烧结渣特性。采用GB/T212-2001和ASTM E1755标准进行灰化实验,采用角锥法和一步法检测生物质的熔融特性。实验结果证实ASTM的低温灰化标准更适合稻杆类高无机盐含量的生物质原料。稻杆中碱金属氧化物含量达20%以上,是导致灰渣粘结和熔融的主要因素。由于角锥法灰熔点检测法提前将部分碱金属和Cl元素转化和析出,导致检测结果远高于实际燃烧的熔融温度;相比而言,一步法更具有直观性和指导作用。通过一步法实验获得稻杆临界结渣温度为700℃ ~ 750℃,甘蔗渣为850℃ ~ 900℃,甘蔗叶为900℃ ~ 950℃。CaO和Al₂O₃添加剂对于生物质燃烧过程具有一定的抗结渣功能,CaO通过与SiO₂ (s) 反应生成高熔点的固态Ca₃Si₂O₇ (s) 和MgOCa₃O₃Si₂O₄ (s),因此能消耗物料周围的SiO₂ (s),抑制低温共融;Al₂O₃则通过生成高熔点温度的固态KAlSiO₄和固态KAlSi₂O₆,减少低温共熔现象的发生。     

麦秆酶解残渣热解特性及动力学分析

对比分析了麦秆及其酶解残渣的基础物化特性,利用热重−红外联用技术研究了酶解残渣的热解反应过程及其主要气体产物的析出特性,并用混合反应模型计算了酶解残渣热解过程的表观动力学参数。结果表明,麦秆酶解残渣是一种富含木质素的高灰分、低热值的生物质原料,与麦秆原料相比,其热解过程相对平缓,主要失重温度区间为200℃ ~ 800℃,最大失重峰为350℃,与木质素的热解特性相近;提高升温速率可以使酶解残渣热解反应剩余产物质量明显减少,最大失重速率提高;热解主要气体产物中CH4析出的温度区间为400℃ ~ 700℃,CO和CO2在380℃、450℃和650℃都存在析出峰。动力学分析结果表明,酶解残渣热解过程在低温区（200℃ ~ 350℃）和高温区（350℃ ~ 800℃）分别遵循一级和二级反应动力学规律。     

Optimization of process parameters for preparation of powdered activated coke to achieve maximum SO2 adsorption using response surface methodology

Powdered activated coke (PAC) is a good adsorbent of SO₂, but its adsorption capacity is affected by many factors in the preparation process. To prepare the PAC with a high SO₂ adsorption capacity using JJ-coal under flue gas atmosphere, six parameters (oxygen-coal equivalent ratio, reaction temperature, reaction time, O₂ concentration, CO₂ concentration, and H₂O concentration) were screened and optimized using the response surface methodology (RSM). The results of factor screening experiment show that reaction temperature, O₂ concentration, and H₂O (g) concentration are the significant factors. Then, a quadratic polynomial regression model between the significant factors and SO₂ adsorption capacity was established using the central composite design (CCD). The model optimization results indicate that when reaction temperature is 904.74°C, O₂ concentration is 4.67%, H₂O concentration is 27.98%, the PAC (PAC-OP) prepared had a higher SO₂ adsorption capacity of 68.15 mg/g while its SO₂ adsorption capacity from a validation experiment is 68.82 mg/g, and the error with the optimal value is 0.98%. Compared to two typical commercial activated cokes (ACs), PAC-OP has relatively more developed pore structures, and its S_BET and V_tot are 349 m²/g and 0.1475 cm³/g, significantly higher than the 186 m²/g and 0.1041 cm³/g of AC1, and the 132 m²/g and 0.0768 cm³/g of AC2. Besides, it also has abundant oxygen-containing functional groups, its surface O content being 12.09%, higher than the 10.42% of AC1 and 10.49% of AC2. Inevitably, the SO₂ adsorption capacity of PAC-OP is also significantly higher than that of both AC1 and AC2, which is 68.82 mg/g versus 32.53 mg/g and 24.79 mg/g, respectively.     

染料敏化太阳能电池光阳极的优化与性能研究

对染料敏化太阳能电池（DSSC）光阳极的制作工艺进行优化设计,在光阳极初始默认的制作工艺条件下,分别对影响DSSC光电性能的光阳极活性面积、TiO₂薄膜厚度、是否添加散射层、TiO₂薄膜烧结温度、化学处理方法和TiCl₄浓度影响因素逐一进行考察,最终确定了光电极的最佳制作工艺：光阳极活性层面积为0.4 cm × 0.4 cm,TiO₂薄膜厚度为19 μm,并加散射层,TiO₂薄膜电极的烧结温度为T₁ = 525℃、二次烧结温度为T₂ = 500℃,采用0.1 mol/L的TiCl₄水溶液进行化学处理,获得短路电流密度19.45 mA/cm²,光电转换效率8.42%。此制作工艺方法简单、光谱特性好、光电转换效率高,有利于DSSC的结构优化与推广应用。     

燃气热泵系统在过渡季节制备生活热水的性能研究

研究了燃气热泵(GHP)系统在过渡季节制备生活热水的性能特性,分析了发动机余热回收对GHP系统性能的影响。在不同环境温度(15～24℃)和进水温度(37.7～47.8℃)下,考察回收与不回收发动机余热模式对生活热水制热量■、耗气功率(P_gas)及一次能源利用率(r_PER)的影响规律。结果表明,随着环境温度的升高,P_gas减小,而■和r_{PE R}呈现递增的趋势;随着进水温度的升高,Pgas增大,而■和r_PER呈现递减的趋势。其中环境温度20～24℃与进水温度37.7～47.8℃为Q_h的不敏感区间,在环境温度为24℃和进水温度为37.7℃条件下,r_PER高达2.004。GHP系统的余热回收量分别占总制热量和发动机总余热的25.00%～30.16%和62.17%～71.56%,系统的余热利用率高。     

基于化工流程模拟平台的生物质移动床热解多联产系统模拟研究

在Aspen Plus平台上构建生物质移动床热解多联产系统模型,通过对秸秆热解过程的模拟,研究了生物炭、生物油和生物燃气三态热解产物特性,以及热解温度对系统燃料投入、水耗和电耗的影响。结果表明,随热解温度升高,生物炭热值逐渐增大。生物油和生物燃气的产率分别在450℃和650℃附近达到最大值。当热解温度为450℃时,生物油重质组分主要由糖衍生类和脂肪酸类物质构成,而轻质组分主要包括醛类、醇类和水;当热解温度为650℃时,生物燃气则主要由CO₂和CO构成。生产过程中,系统的燃料消耗和电耗均随着热解温度的升高而增大,冷却水消耗量则经历先减少后增加的过程,并在450℃附近达到最小值。