再生反应器液面高度对热再生电池性能的影响

热再生过程是热再生电池（thermally regenerative battery,TRB）系统的重要部分,本文研究了TRB的热再生过程对产电过程的影响,并通过降低热再生液面高度来强化换热过程和提升热再生性能。结果表明,采用再生电解液的TRB最大功率密度仅有12 W/m²,相比于初始电解液的TRB（最大功率密度为29.6 W/m²）降低了59%;降低加热液面高度可减小再生液平均热阻和受热温差,有效地强化了热再生性能;当热再生液面高度降低至1 cm后,热再生后TRB性能显著提升（27.0 W/m²）,与原性能相比仅下降8.7%。后续有望通过构建薄液膜热再生反应器来进一步强化热再生过程及提升电池热再生性能。     

二硫化钼纳米片用于修饰微生物燃料电池阳极的研究

利用简单的一步水热法制备了MoS2纳米片并用于修饰不锈钢纤维毡阳极(MoS2-SSFF),与未修饰不锈钢纤维毡阳极(SSFF)和多壁碳纳米管修饰阳极(CNT-SSFF)进行了对比研究。装配MFC运行的测试结果表明,MoS2-SSFF/MFC的功率密度为714 m W/m2,略高于CNT-SSFF/MFC的功率密度693 m W/m2,远高于未修饰SSFF/MFC的功率密度197 m W/m2。利用扫描电子显微镜(SEM)观察到MoS2纳米片呈簇状附着于MoS2-SSFF电极表面,显著增加了电极的比表面积。MoS2纳米片修饰改善了SSFF阳极的生物相容性,修饰电极在循环伏安测试(CV)中表现出良好的氧化还原性能。水热法制备的MoS2纳米片用于修饰阳极是一种高效、经济、简单的阳极修饰方法。     

高温熔融高炉渣颗粒相变冷却特性分析

采用温度法模型对高温熔融高炉渣颗粒的相变冷却特性进行了分析,考虑颗粒固液相热导率随温度的变化及颗粒与环境的辐射换热,获得了高温熔渣颗粒内的温度分布以及相界面位置随时间的推移过程。讨论了变热导率、换热条件、颗粒尺寸,冷却流体速度和温度对相变冷却过程的影响,结果表明：热导率的变化使得颗粒冷却凝固时间延长,高温辐射换热极大加快了冷却速率;颗粒直径增加,相界面移动速度降低,凝固时间增加;冷却流体速度增加,温度降低,相界面移动速度增加,凝固时间缩短。     

壁面曲率及过冷度对液滴铺展特性的影响

从覆冰类型及危害来看,雨凇对于导线产生的危害是最为严重和致命的。液滴撞击壁面的动力学特性对于相变凝固过程中的热质传递有重要影响,进而影响导线覆冰的特性。通过对比液滴撞击常温及过冷弯曲壁面过程中的液滴行为演变的异同,获得了表面过冷度和曲率大小对液滴铺展行为的影响规律。实验结果表明,随着圆柱曲面曲率的增加,周向上液膜铺展更好,轴向上液膜铺展更差。对于低温壁面上液滴的铺展过程,增加表面的过冷度,液滴的铺展更差,液滴振荡弛豫时间更短,表层液膜结冰速率加快。然而,低温壁面上液滴的铺展好于常温壁面上液滴的铺展,通过分析温度对液滴表面张力和黏性的影响规律,推论在铺展过程中,较低的壁面温度使得液滴底层快速形成了一层冰膜,改变了液固之间的界面能,使得液滴更易于铺展。在液滴回缩阶段,可明显观察到底层结冰的现象。该结论可为导线雨凇结冰提供理论参考。     

不同流型下离子液体-MEA复合工质降膜吸收CO2特性

以氨基酸离子液体和乙醇胺混合水溶液为吸收剂研究逆流气体对竖直平板降膜流型转换的影响,考察了3种流型下液体流量和入口温度、气体流量和进口CO₂浓度对CO₂吸收性能的影响。结果表明:随着液体流量的增加,液膜呈现溪流、片状流和完整流3种流型,降膜流型转换临界流量随逆流气体流量增大而增加;溪流和片状流时CO₂吸收速率随液体流量的增加而增加,但在完整流条件下基本不变;完整流下具有较高的CO₂吸收速率,然而溪流下的液相传质系数最高。     

序批式光合制氢反应器中光衰减特性及其对产氢性能的影响

研究了不同入射光波长及光照强度条件下含不同浓度沼泽红假单胞菌CQK-01的序批式光合制氢反应器中的光强衰减特性,同时分析了在光波长为590nm照射下光路长度和光照强度对产氢速率的影响.实验结果表明:在可见光波段范围内,反应器中光衰减系数随光波长的增加而减小,随细菌浓度的增加而增加;反应器中光合细菌在短光路长度、高光照强度下可较快达到最大产氢速率,并获得较大的平均产氢速率.同时在实验结果的基础上,拟合得到光衰减系数与光波长和细菌浓度的实验关联式,并将不同光波长、细菌浓度和入射光强影响下光衰减关联式计算值与实验测量值进行比较,结果表明两者吻合较好.     

高饱和蒸发压力氨喷雾冷却沸腾传热特性

利用冷却工质的相变蒸发带走大量热量的喷雾相变冷却技术成为大功率电子元件散热需求的最佳途径.建立了双喷嘴阵列氨喷雾相变冷却实验系统,研究了饱和蒸发压力以及进口流量对氨喷雾相变冷却传热特性的影响规律.实验结果表明:在氨喷雾相变冷却过程中,维持较高的饱和蒸发压力有利于传热系数提高,过热度降低;流量对传热特性影响较大,低流量时...     

采用泡沫铜电极的热再生氨电池性能数值模拟

以采用泡沫铜电极的热再生氨电池(thermally regenerative ammonia-based battery,TRAB)为研究对象,建立了多孔介质内物质传输与电化学反应耦合的稳态模型,计算获得了电池性能及多孔电极内物质传输特性,并研究了电解质浓度和电极孔隙率对电池性能的影响。研究结果表明,从主流区界面到多孔电极内部,阳极氨和阴极铜离子浓度逐渐降低,存在一定的浓度梯度,而且随着反应电流的增大,浓度梯度明显增大。在一定的范围内分别增大阳极氨浓度和阴极铜离子浓度,从主流区向多孔电极内物质传输增强,电池性能均能不断提升;随着硫酸铵浓度的增大,电解质电导率增大,电池性能逐渐提升,但增幅逐渐减小。此外,多孔电极孔隙率也会影响电池性能,本研究中TRAB在电极孔隙率为0.6时获得最高的最大功率(15.3 mW)。     

双室微生物燃料电池阴阳极间水传递特性

针对双室微生物燃料电池（dual chamber microbial fuel cell,DCMFC）中的水传输现象,研究了DCMFC中水传输现象产生的原因以及影响水传输量的各种因素。结果表明,在DCMFC中,阴阳极间水传输量随着放电电流的增大而增大;当阳极液为1500 mg·L^-1化学需氧量（COD）培养基和50 mmol·L^-1磷酸缓冲盐的混合溶液、阴极液为50 mmol·L^-1 K₃[Fe（CN）₆]和50 mmol·L^-1磷酸缓冲盐的混合溶液,电池电流为5 mA时,电池阴阳极间的水传输量为0.045 ml·h^-1。此外,研究还表明,阴阳极间PBS溶液浓度差以及质子交换膜厚度对DCMFC的阴阳极间水传输量有着重要的影响。     

光热超疏水材料的制备与防、除冰性能研究

户外设备表面结冰给人类生活和生产带来了众多不便,研究具有防结冰性能和除冰性能的新一代防、除冰材料对于户外设备的持久稳定运行具有重要意义。本文利用模板法将三氧化二钛（Ti₂O₃）粉末和聚二甲基硅氧烷（PDMS）混合制备具有规则阵列结构的光热超疏水材料,并研究其防结冰性能与光热除冰性能。得益于Ti₂O₃优异的光热性能,制备的材料在100 mW/cm²光照条件下的光热温升可达55℃,冻结在表面的液滴可在200 s内融化,具有优异的光热转换与光热除冰性能。而PDMS材料固化后本征疏水,加规则阵列微结构后赋予材料优异的超疏水性能,其接触角高达153°,滚动角小于5°。无光照时的结冰延迟时间长达1300 s,是无光热材料表面结冰延迟时间的3倍。而在光照时由于其优异的光热性能,液滴在长达6 h的结冰测试中尚未结冰,表明材料具有优异的光热防结冰性能。研究结果论证了利用自然界丰富太阳能进行除冰的可能性,为户外设备表面除冰技术提供新的方式。