油砂的ζ电位对MD-1膜驱剂吸附的影响及吸附动力学和热力学研究

采用静态吸附法研究了不同pH值下MD 1膜驱剂在大庆主力油藏洗油油砂上的吸附特性。实验结果表明油砂悬浮液的pH值明显影响油砂粒子表面的带电性,大庆主力油藏油砂的pHzpc=2.58,pH<2.58时油砂的表面带正电,pH>2.58时,油砂的表面带负电,且pH值越高,表面负电荷越多。油砂对MD 1膜驱剂的饱和吸附量As随ζ电位的降低很快增加,电位是决定吸附的主要因素。当ζ电位降到一定值(约为-60mV)以下时,饱和吸附量As几乎不再随ζ电位的降低而变化。吸附动力学研究表明,油砂颗粒表面电位越低,对MD 1膜驱剂的吸附活化能越小,要克服的吸附势能垒越低,吸附MD 1膜驱剂的速度越快,吸附MD 1膜驱剂的静电作用越强。温度对吸附速率影响不大。吸附热力学研究表明,吸附过程是自发且放热的,而且放热很大,pH=10.03时ΔH=-79.33kJ/mol,pH=4.04时ΔH=-38.84kJ/mol。pH值越高,放出的热越多,吸附后体系越稳定。pH越高,油砂表面电荷量越大,越有利于MD 1膜驱剂的吸附。图5表2参14。     

3D打印技术在固体氧化物燃料电池领域的研究进展

3D打印又称增材制造,是通过逐层打印来制造三维对象的过程,涉及机械、计算机、数控及材料等相关技术,被广泛应用于航空航天、生物医疗、电子、能源化工等行业.本文主要介绍了几种常用3D打印技术,重点阐述了其在固体氧化物燃料电池(SOFC)阴极、阳极、电解质、电堆组件和电堆辅助系统制备中的应用.3D打印技术通过可控调节SOFC微观结构、比表面积和组分分布可提高SOFC单电池的电化学性能;通过一体化电堆支撑体结构设计有望改善电池堆内部传递行为,避免因大量接头和组装件的出现引起的材料性能不匹配问题,提高电池稳定性和寿命,简化和优化SOFC电堆制备工艺;3D打印在SOFC电堆辅助系统的设计和制备中也表现出独特的优势,在一体化制备电堆组件和电堆方面有很大潜力.本文还分析了目前3D打印技术在SOFC领域的技术挑战,并针对3D打印制备SOFC存在的问题和不足提出了建议,指出高分辨率微纳3D打印技术的研发,燃料电池浆料的创新与开发,以及混合式、多材料3D打印机的制造或将成为解决现有问题的重要方向.     

电催化合成氨研究进展

电催化氮还原合成氨在常压下进行,能克服高耗能、高CO₂排放等问题,是最有希望替代传统方法的新型技术之一。用于电催化合成氨反应的电解质材料按照工作原理和组成可以分为固体氧化物电解质、熔融盐电解质、聚合物膜电解质以及液体电解质等,工作温度依次降低。本文从电解质出发,综述了电催化合成氨工作原理、电极材料、生产速率和法拉第效率等方面的前沿理论和应用案例,指出了目前电催化氮还原合成氨领域面临着合成氨速率和法拉第效率低、电解质的质子传导效率不足、催化剂活性及稳定性不良等问题以及低温化的研究趋势,为深入探索电催化合成氨新方法提供理论支持和方向引导。     

沥青质模型油/MD膜驱剂溶液的ζ电势

从分子沉积(MD)膜驱剂与原油活性组分沥青质模型油的ζ电势出发,考察了水相pH、MD膜驱剂质量浓度、盐浓度、沥青质质量浓度、芳香度等对水包模型油乳状液的ζ电势的影响,并进一步探讨了水包油乳状液的稳定性。结果表明,模型油/MD膜驱剂溶液与模型油/水的ζ电势均随pH增加而降低,等电点由2 8变为3 1;模型油/MD膜驱剂溶液的ζ电势随MD膜驱剂质量浓度的增加而增加,MD膜驱剂具有压缩双电层的作用;盐浓度越大,模型油/MD膜驱剂溶液与模型油/水的ζ电势越高;随沥青质质量浓度的增加,ζ电势均有所降低,但质量浓度达到400mg/L后,ζ电势增加;随对二甲苯体积分数增加,模型油/MD膜驱剂溶液与模型油/水的ζ电势均有增大趋势;从总体看,MD膜驱剂的加入能降低沥青质模型油在水中的分散稳定性。     

MD-1膜驱剂溶液的界面特性研究

以非离子、阳离子、阴离子表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚OP－10、十六烷基三甲基溴化铵CTAB、十二烷基苯磺酸钠SDBS作对比剂，在20℃用吊环法实验测定了膜驱剂MD－1（一种单分子双季铵盐）水溶液的表面张力和界面张力。MD－1水溶液的表面张力基本上不随溶液浓度而定，其值约71．5mN/m，比纯水表面张力理论值仅约低2％，说明MD－1不具有表面活性，是表面非活性物质。模拟油（1％胶质沥青质的煤油溶液，胶质沥青质为辽河兴隆台原油在体积比2：3的甲醇／苯中的沉淀物）与MD－1水溶液之间的界面张力在MD－1浓度增至25mg/L时开始下降，250mg/L时降至稳定值（20mN/m左右），只下降36％，不形成低界面张力体系。界面张力下降是MD－1在界面吸附富集的结果。模拟油与1000mg/L OP－10＋MD－1混合水溶液之间的界面粘度随MD－1浓度（0，300，500mg/L)增加而降低，降低幅度在低转动角速度下随角速度增加而增大，在高角速度下趋于一致.讪于OP－10不具有与MD－1相互作用的基团，加入MD－1引起界面粘度（即界面膜强度）降低，是MD－1与胶质沥青质作用的结果。图4参10。     

YSZ/Ni-YSZ双层中空纤维电解质层厚度控制及其影响

本研究利用相转化共纺丝法一步制备出微管式固体氧化物燃料电池(MT-SOFC)用电解质/阳极(YSZ/NiO-YSZ)双层中空纤维膜, 将制得的YSZ/NiO-YSZ双层中空纤维膜前驱体经1450℃烧结后, 以纯H₂在700℃下还原4 h得到YSZ/Ni-YSZ双层中空纤维膜。电解质YSZ膜层厚度通过改变YSZ铸膜液挤出速率来调节。将La_0.8Sr_0.2MnO_3-δ(LSM)阴极乳浆浸渍涂覆在烧结后的YSZ/NiO-YSZ双层中空纤维膜外, 经1200℃烧结后形成微管式固体氧化物燃料电池。结果表明, 当阳极铸膜液以10?mL/min速率挤出, 而电解质铸膜液挤出速率为0.5、1、1.5、2 mL/min时, 构造的YSZ/Ni-YSZ双层中空纤维膜电解质层厚度分别为6、13、18、28 μm, 其机械强度、气密性均随着电解质层厚度增加而增大, 但电导率与孔隙率受电解质层厚度的影响较小。YSZ膜厚度为28 μm的MT-SOFC, 800℃时以20 mL/min氢气作为燃料, 30 mL/min空气作为氧化剂, 最大开路电压为1.01 V, 最大输出功率只有75 mW/cm²。但同样测试条件下, YSZ膜厚度为6 μm的MT-SOFC, 开路电压为0.92 V, 最大输出功率升至329 mW/cm²。     

二维层状双金属氢氧化物在去除磷酸盐中的应用

层状双金属氢氧化物（LDH）是磷酸盐去除的良好吸附剂,具有表面易改性、电荷可调、层间距可控、吸附能力强和吸附速度快的特点,能够有效解决水体富营养化问题。本文从LDH除磷性能的优化出发,综述了LDH的结构特征、除磷机理、制备方法、剥离方法的前沿理论和应用案例;基于目前LDH用作磷酸盐吸附剂面临着易团聚、胶体溶液不稳定、性能受控于pH以及难回收等问题,分析了磁性LDH、生物炭/LDH、GO(rGO)/LDH等复合材料的复合方法和性能改进方案,指出了LDH复合改性和LDH膜材料的研究新趋势,以及主要研究重点与热点。希望本文能够为LDH在水处理领域的研究提供新思路,为深入优化LDH吸附和膜分离性能提供理论支持和方向引导。     

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.     

沥青质模型油/MD膜驱剂溶液的界面张力

从MD膜驱剂与原油界面活性组分沥青质模型油的界面张力出发,考察了作用时间、水相pH、MD膜驱剂质量浓度、盐浓度、沥青质含量、芳香度、温度等对模型油/水界面张力的影响,并根据扩散控制机理解释了动态界面张力初期过程,进一步揭示了MD膜驱油技术的机理。结果表明,沥青质模型油/MD膜驱剂溶液的界面张力先随时间增加而降低,约15min后达到平衡,达到平衡之前的过程基本上符合扩散控制过程;MD膜驱剂的加入并不能改变pH对模型油/水界面张力的影响趋势;在所考察的条件范围内,沥青质模型油/水溶液的界面张力不随MD膜驱剂质量浓度增加而改变,其值约为19 65mN/m;NaCl对界面张力的影响不明显;沥青质质量浓度从0增加到1000mg/L时,模型油/水和模型油/MD膜驱剂溶液的界面张力分别从23 4mN/m和22 0mN/m逐渐下降至20 0mN/m和18 8mN/m;温度从25℃升高到45℃时,模型油/水溶液的界面张力降低;但芳香度从0增加到100%时,其界面张力均从21 0mN/m增加至31 5mN/m。MD膜驱剂是表面非活性物质,在驱油时不存在低界面张力提高采收率的机理。