染料敏化纳米薄膜太阳电池的新型对电极研究

研究了用金属基板和塑料薄膜制作的4种新型对电极和由这些对电极构成的染料敏化纳米薄膜太阳电池的性能。由不锈钢、镍片和导电聚合物膜为基材的对电极构成的太阳电池的光电转换效率近5％；不锈钢对电极可以通过降低内阻来改善大面积染料敏化纳米薄膜太阳电池的光电转换效率。此外,测试了这些金属基板和塑料薄膜在电解质溶液中的耐腐蚀性和稳定性；考察了由不锈钢和导电聚合物膜对电极构成的染料敏化纳米薄膜太阳电池的长期性能稳定性,并提出了改善这些新型对电极的长期性能稳定性的途径。     

电沉积钌作为染料敏化太阳电池对电极

以在导电玻璃(FTO)上电沉积制备的Ru、Pd对电极为研究对象,通过使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、循环伏安(CV)、交流电化学阻抗(AC)分别对Ru、Pd对电极进行表征和分析。研究结果表明:电沉积Ru作为染料敏化太阳电池(DSSC)对电极展现出良好的性能,在AM1.5G的光强下,短路电流达到14.91 mA/cm2,虽然填充因子相对较低(0.541),但光电转换效率仍可达6.16%,高于相同条件下的Pt(6.02%),说明Ru电极有望成为DSSC对电极铂的有力替代者。     

以镍铁水为主原料生产不锈钢的特点

不锈钢原材料成本约占其生产成本的85%左右,为满足不锈钢降低成本的需求,不锈钢原料结构发生了较大变化,传统的以不锈废钢、铬铁合金、镍铁合金等固态原料为主的原料结构逐步转向以普通高炉铁水和镍铁水为主。重点分析了以镍铁水为主要原料生产铬镍不锈钢时工艺流程的主要特点。     

PREPARATION AND CHARACTERISTICS OF Pt/MC COUNTER ELECTRODE FOR DYE-SENSITIZED SOLAR CELLS

以NaBH4为还原剂,用化学还原法制备了不同Pt含量的Pt/MC材料,并用N2吸附、X-射线衍射、X-射线光电子能谱及透射电子显微镜等方法对Pt/MC样品进行分析.透射电镜照片表明Pt以纳米粒子的形式均匀沉积在介孔碳(MC)载体上,载铂量增加,Pt纳米粒子尺寸逐渐增大.电化学阻抗谱分析表明所制备的Pt/MC对电极对I-/I3-离子对氧化-还原反应具有很高的催化活性.用Pt含量为1％的Pt/MC对电极组装染料敏化太阳电池,电池的开路电压达0.635V,短路电流密度达17.11mA/cm2,光电转换效率达6.74％.     

镍基介孔Y催化微藻生物柴油制航空燃油

采用介孔Y分子筛担载金属镍制成双功能催化剂,并在固定床连续流反应器中催化微藻生物柴油转化为航空燃油。采用氨吸附(NH_3-TPD)、氮吸附和扫描电子显微镜(SEM)对催化剂表征:介孔Y分子筛负载金属镍后,形成具有强酸基断键中心和镍基脱氧中心的双功能催化剂,能有效断裂碳链脱除原料中的氧。同时探究反应温度和藻油流速对航空燃油选择性及其成分含量的影响。随着反应温度的升高和流速的增大,航油选择性先增后减,当反应温度为280℃和藻油流速为0.02 mL/min时,航油选择性提高到90.19%,航油中烷烃含量达到最高值(86.43%)。     

叶片不同孔排位置异形孔气膜冷却改进对比试验研究

为了探究多种异形孔在叶片上不同位置对气膜冷却改进效果的影响,通过红外测温技术对圆柱孔、水滴孔、圆锥孔和燕尾孔的气膜冷却效率进行了试验研究。结果表明：与圆柱孔相比较,位于压力面尾缘处的水滴孔增加了气膜覆盖长度,减小了气膜冷却效率沿着流向的衰减,3种吹风比(1.0,1.5和2.0)下气膜冷却效率增幅为45%～78%;位于压力面前缘处的圆锥孔增加了气膜在展向的覆盖宽度,对气膜覆盖长度的改善并不理想,吹风比越大气膜冷却效率提升越大,3种吹风比下气膜冷却效率增幅为37.9%～96.4%;位于吸力面鳃区的燕尾孔对气膜冷却效率的改进效果最明显,吹风比增大气膜的覆盖长度增加,3种吹风比下气膜冷却效率增幅为102.2%～302.2%。     

流向涡对扇形孔气膜冷却效果影响的实验研究

在平板气膜实验台上安装涡流发生器(VG)来模拟叶栅中的流向涡,利用红外相机测量吹风比M=0.5～2.5时的气膜冷却效率和传热系数,分析二次流对扇形孔气膜冷却效果的影响.结果 表明:流向涡增强了主流与气膜射流的掺混,导致气膜绝热冷却效率明显下降以及覆盖面积减小,气膜面平均冷却效率最高降低了63％;当吹风比达到2.5时,流向涡能抑制扇形孔射流在高吹风比时的吹离趋势,抵消了部分主流与冷气掺混导致的气膜横向平均冷却效率降低的影响;流向涡使气膜与壁面的横向传热系数比增大了3.5％,壁面的热通量比最高上升了20％,在低吹风比时气膜失去了对壁面的保护作用.     

杂质氯离子对新型四元硝酸盐腐蚀性的影响

为了探究低氯离子含量（0.01%~0.05%,质量分数）对熔盐与金属材料腐蚀过程的影响,该文采用失重法研究316L不锈钢与氯离子质量分数为0.01%、0.03%、0.05%的混合硝酸盐的腐蚀行为。结果发现,在经过360 h的腐蚀实验后,316L不锈钢在氯离子质量分数为0.03%的熔盐中具有最小的失重量,其为0.4381 mg/cm²。采用SEM、EDS、XRD等方法对316L不锈钢表面形貌进行分析,结果表明,在添加氯离子后不锈钢的腐蚀产物中出现Ca（OH）₂,在Ca（OH）₂的形成过程会消耗氢氧根离子,从而降低了不锈钢失重量。     

介孔骨架包裹纳米碳酸钙循环吸收CO_2性能研究

采用溶胶凝胶法制备了介孔二氧化硅骨架包裹纳米碳酸钙吸收剂,利用TGA研究其循环煅烧/碳酸化的反应性能.结果表明复合吸收剂的首次及第15次循环吸收量分别为13.4,mol/kg和6.1,mol/kg,相比于未处理的纳米碳酸钙吸收量分别提高了32%,和41%,.硅源TEOS(正硅酸乙酯)添加量对吸收剂的活性影响较小,添加TMB(三甲基苯)导致多孔骨架的孔径变小,复合吸收剂活性随之下降.多个纳米核心包覆于介孔骨架中,介孔减小气体传质阻力,惰性骨架抑制核心聚集烧结,可从微米尺度保障吸收剂的活性.     

碳化木耳多孔碳的制备及在硫正极中的应用

以冷冻干燥的木耳为前体,在不同碳化温度下,制备了孔结构和表面化学性质可调的碳材料.测试结果表明,碳化温度在450～650℃时,所制备的碳材料含氧官能团丰富但缺乏孔道结构;而碳化温度在800～900℃时,所制备的碳材料富含微孔和介孔结构(795 m2/g),但缺乏表面基团.将碳材料作为硫的载体制备碳硫复合材料.实验表明具有丰富微孔和小介孔结构的LD900材料,其微孔对含硫物种具有一定限制作用,使LD900-S呈现3个放电平台,由于微孔和小介孔在循环过程中易被阻塞,致使其循环稳定性较差.而富含极性含氧官能团的LD450材料,则对含硫物种表现出更强的化学吸附作用,所制备的LD450-S正极具有更优的循环稳定性和倍率性能,在0.1 C倍率下,100次循环后比容量仍有577 mA·h/g,在1 C倍率下仍有650 mA·h/g的放电比容量.     

溅射光谱选择性吸收表面的进一步改善

采用直流圆柱形磁控反应溅射研制了α-C:H(丁烷),Al-O、Si-O与Al-C-F等薄膜。在波长为0.5微米时,这些薄膜的折射率n分别为1.85、1.70、1.50与1.40,消光系数k都很低。Al-C-F薄膜是比较理想的减反射膜,不仅折射率低,而且沉积速率高,约为SiO_x的四倍,AlO_x的十五倍。 Al-O膜(60nm)、Si-O膜(70nm)或Al-C-F膜(70nm)溅射沉积在以铜为基底的渐变不锈钢-碳涂层上,构成新的选择性吸收涂层,其太阳吸收率α_s(AM2)均达0.96(真空500℃烘烤1小时),室温发射率ε分别约为0.04、0.04与0.05,α_s/ε约19—24。 研制了具有Al-C-F/α-C:H/SS-C/Cu吸收涂层的全玻璃真空集热管。在100℃时这种吸收涂层的发射率约为0.055。     

气膜孔布置对旋流双层壁结构流动传热特性影响研究

为了研究气膜孔复合角和孔排布方式对冲击诱导旋流气膜双层壁冷却流动与耦合传热的影响,采用流固耦合的数值计算方法,对不同吹风比下4种气膜孔复合角的综合冷却效率和射流流动结构进行了详细研究,同时研究了两种气膜孔排布方式对旋流双层壁结构流动和传热的影响,揭示了4种气膜孔复合角θ下射流空间旋涡的形成、发展和演化过程,并对比分析了不同吹风比下4种气膜孔复合角对面积平均综合冷却效率和总压损失系数的影响。结果表明：气膜孔排布方式不同时,气膜孔复合角对综合冷却效率的影响相差较大。吹风比为1.0时,单旋流交错排布方式下增大气膜孔复合角可以有效提高射流的展向覆盖范围,从而提高综合冷却效率,θ=30°时的面积平均综合冷却效率比θ=0°时高约14.22%;双旋流交错排布时θ=30°比θ=0°时的面积综合冷却效率提高约4.58%。吹风比增加到2.0时,由于射流穿透主流吹离了冷却壁面,降低了气膜保护效果,使得冷却壁面均匀性变差,并且双旋流交错排布时尤为明显。随着吹风比的增加,两种气膜孔排布方式的总压损失系数均呈指数形式增加。     

固体氧化物燃料电池镍基阳极积碳机理及性能提升策略研究进展

固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)是一种高效清洁的能量转化装置,具有效率高、环境友好、燃料适用灵活等突出优势,有望成为新一代清洁能源.当前,SOFC阳极使用最广的是镍基材料,这得益于其低成本、优异的化学稳定性和催化效果等优点.但是,当SOFC以碳氢化合物为燃料时,镍基阳极上会产生大量积碳,严重破坏阳极结构,进而影响电池性能和运行稳定性.因此,探究固体氧化物燃料电池镍基阳极积碳机理与改善方法具有重要的科学意义.基于近年来SOFC镍基阳极积碳过程的前沿研究,本文综述了SOFC镍基阳极积碳机理及各种积碳改善策略的最新研究进展,并从优化阳极材料组成和操作条件等方面归纳总结了几种SOFC阳极材料的研究现状和未来发展方向,以期为高性能SOFC阳极材料的开发提供有价值的参考.     

异形孔气膜在近壁涡流中的鲁棒性分析

在平板射流模型中,利用涡流发生器模拟叶栅流场中复杂的近壁涡流动结构,通过面平均冷却效率和气膜有效覆盖比的变化情况,研究扇形孔和猫耳孔在近壁涡流环境中的鲁棒性。结果表明：流向涡在气膜孔下游与反肾形涡掺混,抬升反肾形涡,造成气膜冷却效率降低;猫耳孔的反肾形涡更加稳定,不容易被流向涡卷起;吹风比为1.0～2.0时,扇形孔面平均冷却效率下降9.3%～12.9%,猫耳孔面平均冷却效率下降1.0%～2.7%;扇形孔气膜有效覆盖比下降14.2%～29.0%,猫耳孔气膜有效覆盖比下降1.9%～4.6%。在含涡流的复杂流动环境中,猫耳孔具有更好的鲁棒性。     

质子交换膜燃料电池冷启动时阴极催化层内多场耦合的介孔尺度模型

为详细解析质子交换膜燃料电池（PEMFC）零下温度启动过程,建立了电池冷启动时多场耦合过程的介孔尺度数值模型。几何模型基于随机网格法（SGM）重建的催化层介孔结构,数学模型描述了物质传输、电荷传输、电化学反应和汽-冰相变过程。数值分析了电池冷启动过程中催化层内冰的生成和演化,重点探讨了冰的生成及形貌对电池性能的影响,推导出电化学活性反应面积与结冰量的关系式。     

镍基催化剂对CO-超临界水制氢固碳反应的影响

利用水热法制备镍基催化剂Ni/ZrO2-CeO2-Al2O3,并采用X-射线衍射仪和X-射线荧光能谱仪对其组分进行表征.在高温高压反应釜中,同时添加镍基催化剂和固碳剂（硅灰石）的条件下进行CO-超临界水气转化（WGS）试验,分别考察温度、压力等因素对CO-超临界水气化反应的影响及探究制氢固碳的可行性.结果表明：添加催化剂Ni/ZrO2-CeO2-Al2O3能同时提高制氢效率和矿化效率,相同工况下添加催化剂时制氢效率最大可提高8%,矿化效率最大可提高8.2%;CO初压为4 MPa、温度为420℃时,添加1 g催化剂和10 g硅灰石,制氢效率可达到16.8%;CO初压为6 MPa、温度为400℃时,添加相同样品的工况下,CO2矿化效率达到38.1%;在存在催化剂Ni/ZrO2-CeO2-Al2O3的WGS反应中,CO初压对CO2矿化影响较大,而温度对制氢效率的影响较大.     

316H不锈钢蠕变-疲劳缺口效应及损伤考核准则分析

通过开展光滑试样和不同V型缺口试样载荷控制下的蠕变-疲劳试验,研究了载荷水平、保载时间、缺口尺寸对316H不锈钢在600℃试验温度下蠕变-疲劳寿命的影响及缺口效应,探讨了ASME BPVC III-NH卷中316不锈钢蠕变-疲劳考核准则对于316H缺口试样的适用性。结果表明：316H不锈钢蠕变-疲劳寿命在短时保载下表现出缺口削弱作用,长时保载下表现出缺口强化作用;随着保载时间的增加,可观察到断口处裂纹扩展区凹坑和凸起变多,瞬断区韧窝变大变深;根据现有的试验结果,ASME规范中316不锈钢蠕变-疲劳考核准则适用于缺口构件。     

347不锈钢表面堆焊690镍基合金电化学腐蚀性能研究

利用钨极氩弧焊(TIG)堆焊工艺在347不锈钢钢板表面堆焊690镍基合金,采用电化学测量技术,在室温、质量分数为3.5%的氯化钠溶液中,对347不锈钢基体、690镍基合金堆焊层以及2种合金堆焊接头的电化学腐蚀性能进行了研究.借助扫描电镜(SEM)及其附带的能谱仪(EDS)对堆焊接头的微观组织和成分进行了分析,并通过光学显微镜来观察腐蚀后的表面形貌,研究堆焊接头的腐蚀机理.结果表明:690镍基合金堆焊层的耐蚀性优于347不锈钢基体,347不锈钢基体的腐蚀速率约为堆焊层的8.4倍;堆焊接头的耐蚀性最差,其腐蚀速率约为堆焊层的11.8倍;堆焊层在熔合区附近对基体中Cr含量的稀释是导致堆焊后基体腐蚀加剧的主要原因.     

A review on the mechanism of the energy storage about the electrochemical double-layer capacitors #br#

本文综述了双电层电容器的储能机理研究进展,详细论述了多孔碳孔结构与电解液离子之间的相互作用,介绍了多孔碳界面双电层理论,包括最早的平行板双电层模型、考虑孔隙曲率的EDCC和EWCC模型及最新发现的充电机理。经过上述讨论,认为合成具有最优微孔尺寸、合适介孔比例和结构规整的多孔碳,是今后得到高功率密度、高能量密度多孔碳基超级电容器的最佳途径。     

黑镍涂层的制备与光学性能研究

研究了以玻璃为基材,用电镀的方式制备Black Nickel-Cu-Glass选择性吸收涂层的方法,该涂层获得了α=0.93-0.95,ε=0.05-0.06,α/ε=15的光学性能,论述了制备条件和膜层厚度及基材表面光洁度对光学性能的影响。由实验结果得出双层黑镍的最佳厚度为0.048-0.063mg/cm^3,意志支黑镍的最佳厚度为0.040-0.052mg/cm^2以及涂层组成的主要成分的比例范围,用图示法详细说明了镀液温度对涂层光学性能的影响。