膨胀石墨/多壁碳纳米管基共晶盐复合相变材料的制备及热特性北大核心CSCD

单一水合盐作为相变蓄热材料使用时常常由于过冷、相分离、易泄漏以及其相变温度而受到限制,因此迫切需要制备出一种储热密度高、相变温度适宜、热导率大的复合相变材料。本工作采用熔融共混法在NH_(4)Al(SO_(4))_(2)·12H_(2)O(AASD)中掺入不同质量分数的MgSO_(4)·7H_(2)O(MSH),成功制备了AASD-MSH共晶盐相变材料,其质量比为55∶45,相变温度为76.4℃,相变潜热为189.4 J/g。共晶盐的X射线衍射图谱和傅里叶红外光谱表明其为物理混合。引入质量分数1%成核剂CaCl_(2)·2H_(2)O及1%增稠剂可溶性淀粉降低共晶盐过冷度,过冷度从34.9℃降低至28.0℃。引入改性膨胀石墨(MEG)与多壁碳纳米管(MWCNTs)制备复合相变材料,改善共晶盐易泄漏及热导率低等问题,当MWCNTs质量分数为0.5%时,复合相变材料的热导率高达8.185 W/(m·K),为共晶盐的19.98倍,其中共晶盐占比为75.6%,相变温度为74.3℃,相变焓值为133.5 J/g,过冷度进一步降低至22.2℃。热重实验表明与MEG-MWCNTs的复合增加了共晶盐的热稳定性,且经过100次冷热循环后复合相变材料的相变焓值基本不变,具有良好的循环稳定性。本工作制备得到的AASD-MSH/MEG-MWCNTs复合相变材料是一种相变温度适合、相变焓值较高、热导率较大的相变材料,且具有良好的热循环稳定性,应用潜力极大。     

上转换材料TiO2∶Er3+/Yb3+/Li+的制备及其在玻璃盖板中的应用

采用溶胶凝胶法和旋转镀膜法制备Er³⁺/Yb³⁺/Li⁺掺杂TiO₂胶体和薄膜,确定上转换材料最优制备方案为n(乙酰丙酮)∶n(C₁₆H₃₆O₄Ti∶H₂O)∶n(异丙醇)∶n(Er(NO₃)₃·5H₂O)∶n(Yb(NO₃)₃·5H₂O)∶n(LiNO₃)=1∶3∶9∶70∶0.12∶0.60∶0.15(物质的量之比),水的滴加速率为10 s/滴,溶液pH值为2～3,溶胶呈透明均匀淡黄色。吸收光谱在近红外区峰值明显。可见光透光率最高可达94.42%,较普通玻璃提高1%～2%。光伏组件通过光电转换效率测量系统进行检测,玻璃盖板镀膜后光伏组件的光电转换效率从16.5%升至17.2%,增加约0.7%。研究结果表明,该薄膜可提高玻璃盖板透光率,扩大光伏组件光谱吸收范围...     

N掺杂多孔碳海绵定形芒硝基复合相变材料的制备及其热性能北大核心CSCD

芒硝相变储能材料作为一种潜热值高、来源广泛的无机水合盐,因存在相分层、过冷度等问题,限制了其在储能领域的广泛应用。本工作以N掺杂多孔碳为载体,将芒硝相变储能材料与N掺杂多孔碳复合,解决芒硝相变储能材料在实际应用中存在的问题。基于水热反应在聚氨酯泡沫上负载N原子,随后通过高温碳化得到N掺杂的多孔碳海绵(NPCS-M),并将其作为Na_(2)SO_(4)·10H_(2)O/Na_(2)HPO_(4)·12H_(2)O共晶盐的载体,最终制备出N掺杂多孔碳海绵封装的芒硝基复合相变材料(NPCM)。结果表明:N掺杂多孔碳海绵为蜂窝状结构,N含量为4.3%,比表面积为42.52 m^(2)/g,该材料对共晶盐的吸附量达到了自重的120倍。同时研究了该材料在5~60℃温度范围内循环1000次、3000次和5000次后的固液相变性能,经5000次循环后,该复合相变材料的潜热仍在130 J/g以上,且有降低共晶盐多次循环后过冷度的作用。该N掺杂多孔碳海绵复合相变材料在储能领域具有广阔的应用前景。     

H2O和SO2对钙循环捕集CO2碳酸化过程协同效应的研究

采用自制恒温热重系统研究了H₂O和SO₂对钙循环捕集CO₂的协同效应,并结合吸收剂的孔径进行了机理分析。结果表明：气氛中的H₂O加速了碳酸化快速反应阶段的反应速度,改善了CaO颗粒的孔结构,从而提高了碳酸化转化率;气氛中的SO₂阻碍了CO₂的捕集,使碳酸化转化率下降,且随循环进行碳酸化转化率下降更加明显;当H₂O和SO₂协同作用于碳酸化过程时,钙循环特性受H₂O和SO₂的协同效应影响：加入0.05%体积分数的SO₂后,当H₂O体积分数从0%增加至20%时,吸收剂孔容积逐步上升,CO₂捕集能力得到改善;加入10%体积分数的H₂O后,当SO₂体积分数从0%增加至0.1%时,吸收剂孔隙堵塞更加严重,CO₂捕集能力下降,但是相较于无H_2<...     

基于模板法制备氧化铝纤维及其石蜡复合相变材料热性能

石蜡是一种高储热密度的有机相变材料,但是热导率低和易泄漏的缺点限制其进一步发展。为提高石蜡的导热和防泄漏性能,本研究以天然纤维为模板制备了具有高导热性的纤维状氧化铝导热填料,通过真空浸渍混合法制备了氧化铝纤维/石蜡复合相变材料,并对其形貌、热导率、相变循环稳定性、防泄漏性能以及热响应性能进行测试。结果表明,随着填料含量的增加,复合相变材料的导热系数近似线性增加。1200℃高温烧结形成的α型Al₂O₃比1000℃低温烧结γ型Al₂O₃具有更高的导热性能,且α型氧化铝纤维填充量达到45%(质量分数,余同)时,导热系数达到最高值为0.69 W/(m·K),是纯石蜡的2.9倍。通过对3种不同填充量Al₂O₃纤维进行100次的热循环测试,复合相变材料的相变焓值基本不变,说明了其具有良好的热循环稳定性。同时对复合相变材料的防泄漏性能以及热响应性能进行测试,结果显示30%和45%填料的α型Al₂O₃纤维均具有较好的防泄漏以及快...     

二元有机复合相变材料相变过程热特性实验研究

二元有机复合相变材料因其无腐蚀性、过冷度低、价格低廉和可循环性的优点,在电子器件散热过程中极具发展潜力。通过差示扫描量热法(DSC)测得 4 种脂肪酸和 4 种脂肪醇相变温度与潜热,然后利用准共晶相变理论计算脂肪酸/醇二元有机复合相变材料共晶点,确定 4 种相变温度在 33～37 ℃ 范围内的复合体系,并通过 DSC 实验测量二元体系相变特性。实验结果表明,筛选出的二元有机复合相变材料相变温度分布在 33.08～36.63 ℃,与理论相变温度偏差在0.30%～4.61%;相变潜热分布在 138.5～215 kJ·kg^-1,与理论相变潜热偏差在 0.4%～27%;十二酸与十八醇复合相变材料具有最高的相变潜热(215 kJ·kg^-1),相变温度为 36.5 ℃。研究结果可为有机复合相变材料在电子器件热管理中的应用提供技术参考。     

非道路柴油机氧化亚氮排放特性试验研究

基于非道路稳态和瞬态循环,对装配铜基选择性催化还原系统的某柴油机氧化亚氮N₂O排放特性进行试验研究。结果表明：稳态循环和冷、热起动瞬态循环下,N₂O比排放均较高,比排放分别为147.1、130.2、150.2 mg/(kW·h);稳态循环中,发动机负荷降低,N₂O排放增加;瞬态循环中,N₂O与原机NO_x排放特性相同;冷起动时的N₂O排放主要来自NH₃的氧化,主动再生可以大幅降低N₂O排放。     

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。     

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。     

石墨泡沫/共晶盐复合相变材料制备

选择KNO3/NaNO3二元体系按照质量比4∶6制备共晶盐,对共晶盐进行了熔点及熔化潜热的测量;将石墨泡沫这一新型材料作为强化基体,共晶盐作为相变材料（PCM）,采用熔融浸渗法制备了适用于太阳能热发电系统储能装置的石墨泡沫/共晶盐复合相变材料。采用扫描电镜对复合相变材料表面的微观结构进行了表征,并对其熔点、潜热、等效导热系数等热物性参数进行了测试。结果表明：共晶盐与石墨泡沫复合效果比较理想;复合前后共晶盐的熔点和潜热几乎没有发生变化;复合相变材料的等效导热系数得到了显著提升,石墨泡沫对相变材料起到了导热强化作用,满足高温蓄热的要求。     

O2/CO2/H2O气氛下CO燃烧机理的分子动力学模拟研究

采用反应分子动力学(ReaxFF MD)模拟方法研究了O₂/CO₂/H₂O气氛下CO的燃烧。结果表明：根据化学平衡原理,高浓度CO₂抑制CO的氧化,同时CO₂在高温下参与反应CO₂+H—→CO+OH,进一步抑制CO氧化。在较低温度条件下,较高浓度H₂O的三体效应显著,抑制了CO氧化。另一方面,在较高温度条件下,H₂O参与的H₂O+H—→H₂+OH和H₂O+O—→OH+OH反应占据其化学作用的主导地位,进而促进CO氧化。随着O₂浓度的增加,CO的氧化速度加快。     

Preparation and electrochemical performance of the novel porous cobalt-nickel-zinc oxides/carbon nanocomposites

以Co(NO₃)₂·6H₂O 和 Ni(NO₃)₂·6H₂O为原料,金属有机骨架材料MOF-5为模板剂和碳锌的原料来源,制备了前驱体,随后通过高温煅烧法合成了多孔钴-镍-锌氧化物/碳纳米复合物.应用X射线衍射,扫描电子显微镜和氮气吸附-脱附测试等手段对样品的微观结构和表面形貌进行研究,发现钴-镍-锌氧化物/碳复合物有多孔结构,比表面积高达155 m²/g.采用循环伏安,恒电流充放电和交流阻抗等方法研究了样品的电化学性能.结果表明,在1 A/g的电流密度下,钴-镍-锌氧化物/碳纳米复合物的比容量为804 F/g,远高于钴-镍氧化物的比容量(180 F/g),且1000次循环后其比容量仍保持94.4%;在高电流密度10 A/g下,比容量保持率为90%.     

应用于储热领域的混合钠基废盐热物性分析

近年来工业废盐的堆积量剧增引发一系列环境问题。废盐的处置方法已成为制约废盐资源化利用的瓶颈。针对以NaCl和Na₂SO₄为主要成分的工业废盐(杂质离子包含钙、镁、钾等金属离子),本工作提出利用钠基废盐作为储热材料的处置思路并对其热性能进行分析。采用分子动力学方法,分析废盐中主要杂质对钠基盐体系热物性影响。进一步通过高温熔融法制备二元钠基共晶盐NaCl-Na₂SO₄,分别添加质量分数为1%和5%的KCl模拟含有微量K+废盐,研究其对混合盐热物性影响。结果表明K⁺对钠基盐的热物性有显著提升,含有1%和5%KCl的混合钠基盐相比二元钠基共晶盐的相变潜热分别提高了64%和60%,导热系数提高了2～3倍。K⁺的存在有利于废盐热物性改善,为该类固废资源化利用提供了途径。     

温度和还原剂对LNT还原过程的影响

针对稀燃氮氧化物捕集器(LNT)还原过程中的产物和副产物,搭建了以CO和H₂为还原剂的LNT还原模型,该模型包含了LNT还原过程中副产物N₂O和NH₃的详细产生机理．利用该模型模拟研究了温度对N₂、N₂O和NH₃表面反应的影响,分析了温度和还原剂体积分数对LNT还原效率的影响．模拟研究结果表明,CO还原NO时,在低温下易生成N₂O,在高温下生成N₂,并且随着温度升高,NO和CO的转化率逐渐增加并到达最大值;H₂作为还原剂时,在低温条件下会同时生成N₂O和NH₃,NH₃生成速率更高,高温时还原的主要产物是N₂;NO/H₂反应中,NO转化率在低温时先升高后降低;随着CO体积分数的增加,NO和CO的转化率会先升高再降低,过高的CO体积分数会抑制NO的转化率,但是提高温度可以缓解这一问题．     

CO2和H2O气氛下甲烷MILD富氧燃烧NO和CO生成机理

利用 Chemkin 软件中对冲火焰模型对 CO₂和 H₂O 气氛下甲烷 MILD 富氧燃烧进行详细数值模拟,对比了两种气氛下 NO 和 CO 的排放规律和生成机理．结果表明,MILD-CO₂燃烧模式下 CO 排放浓度约为 MILD-H₂O 燃烧模式下的 3 倍．敏感性分析发现 CO₂的分解会增加 CO 排放浓度,而 MILD-H₂O 燃烧模式下 H₂O 分解生成的 OH 基团促进了 CO 的氧化,降低了 CO 的排放浓度．同时,MILD-CO₂燃烧模式下 NO 排放浓度约为MILD-H₂O 燃烧时的 4 倍,且 MILD-H₂O 燃烧模式下 NO 生成对氧化剂进口温度的变化不敏感．通过分离 NO 生成路径发现,两种气氛下 N₂O 中间体路径主导了 NO 的生成,NO 再燃可以消耗 20%以上生成的 NO,其余路径相对不重要．结果表明 MILD-H...     

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。     

下吸式固定床的生物质H2O/CO2气化数值模拟研究

利用Aspen Plus 软件建立干桦木屑在下吸式固定床气化炉中的气化模型,模拟值与文献实验值吻合良好。利用Aspen Plus的灵敏度分析模块模拟分别以水蒸气（H₂O）和二氧化碳（CO₂）为气化剂时气化剂/生物质碳比（GC值）对气化结果的影响,并结合H₂O、CO₂各自的特点研究其复合气化。结果表明,H₂O气化时可获得富氢煤气,但其净CO₂排放量较高;CO₂气化时碳转化率及冷煤气效率较低,但净CO₂排放量较低;H₂O、CO₂复合气化使碳转化率及冷煤气效率略有降低,但可有效减少气化系统中的净CO₂排放量。     

石蜡基碳纳米管复合相变材料的热物性研究

以多壁碳纳米管为填料,制备了不同质量分数(1%～5%)的石蜡基纳米复合相变材料。采用差示扫描量热技术对所制备复合相变材料的相变特性进行了表征,其导热性能则通过瞬态热线法导热仪进行了测量。实验结果发现,虽然复合相变材料的相变温度几乎不变,但其相变焓则随碳纳米管的加载量的增加而近似线性下降。在质量分数为5%时,相变焓较纯石蜡下降了约15%。复合相变材料的导热系数大致随温度的升高而降低,而在30和50℃时分别由于固固和固液相变的作用,导热系数测量值出现了较大程度的突增。此外,导热系数随质量分数呈线性增长的趋势,在质量分数为5%时,最大的相对提升率接近40%,展现了良好的导热强化效果。     

石墨/Ba(OH)_2·8H_2O复合相变材料的制备及热性能

以BaCO_3、CaCl_2、NaCl为成核剂,进行Ba(OH)_2·8H_2O的成核剂筛选实验。采用超声波震荡法,制备不同质量分数的石墨/Ba(OH)_2·8H_2O复合相变蓄热材料体系。对该复合相变蓄热材料体系进行步冷曲线、DSC、导热系数测试和红外成像表征,结果表明:添加1%~2%的BaCO_3不仅可使Ba(OH)_2·8H_2O的过冷度小于1℃,并可延长相变潜热放热时间;石墨粉可有效提高Ba(OH)_2·8H_2O的导热系数和相变稳定性,但添加量应小于0.3%,过量会导致相变潜热值下降和石墨粉在基体材料中的团聚。     

硝酸盐/膨胀石墨储热材料的制备及热性能研究

为了得到膨胀石墨(EG)含量对NaNO₃-KNO₃/EG复合储热材料导热系数的影响,通过水溶液法,采用NaNO₃-KNO₃共晶盐作为储热材料,不同质量分数的EG作为基体材料,制备出NaNO₃-KNO₃/EG复合储热材料。分别用同步热分析仪(STA)和激光闪射仪(LFA)测量了材料的潜热和导热系数。结果表明,NaNO₃-KNO₃/EG复合材料的潜热随EG含量的增加而减小,导热系数相较于纯硝酸盐均有明显提升。添加20%的EG时,复合材料的平均导热系数可以达到3.95 W/(m·K),约为纯硝酸盐的7.4倍。将EG加入到二元硝酸盐中制备成复合储热材料是提高其传热性能的一种有前景的候选材料。