折流型光纤束生物膜制氢反应器的产氢特性

针对连续流光合细菌生物膜制氢反应器研究中遇到的难以同时实现细胞固定化和保持反应器高透光性的问题,采用使光合细菌生物膜直接附着生长在具有高导光性的弥散光纤表面的方法,构造了新型折流型光纤束生物膜制氢反应器。在以葡萄糖作为有机底物,模拟太阳光光工况的条件下,对该反应器的连续产氢特性进行实验研究。结果表明该反应器具有较高的产氢速率和光能转化效率。当反应器进口底物浓度为11g/L,流速为100mL/h,光照强度为5.10W/m2时,反应器的产氢速率和光能转化效率分别达到0.6mmol/(L.h)和3.64%。本研究成果可为规模化光生物制氢反应器的结构探索提供参考。     

序批式培养沼泽红假单胞菌光照产氢的能量分析

实验研究了沼泽红假单胞菌产氢过程中光波长及光照强度对产氢量、光能光生化转化率、底物能量光生化转化率及合成生物量的能量消耗率影响.结果表明:同种波长光作用下光合细菌的光生化转化效率随光照强度增加量呈下降趋势;相同光照强度下590nm光作用的光生化转化率最高,实验得到最高的光能光生化转化率为31.91%;光波长为470nm时,相同光照强度下,光合细菌产氢过程表现最低的效率.因此产氢过程受光照强度及光波长共同影响,不同波长光引起的色素分子能级跃迁形式不同,产生不同的光化学途径,低光照强度下,主要进行葡萄糖发酵,光照强度适宜,则以产氢代谢为主,高光照强度下,则对生理代谢产生抑制作用.同时在590nm,6000lx条件下,其产氢代谢中合成生物量和产生氢能的能量消耗占总能量的利用率仅为7.37%,其余大部分能量被细胞呼吸作用消耗或转变为中间代谢产物能量.     

13X-APG粒状沸石在固定床吸附器中的CO2吸附特性

以13X-APG粒状沸石为吸附剂,通过测量其在固定床吸附器中的吸附穿透曲线,研究了该吸附剂对CO2的动态吸附特性,考察了气体温度、气体流量、吸附剂颗粒大小对吸附剂吸附CO2性能的影响,获得了吸附过程中吸附床的温度变化。结果表明,随着气体温度的升高以及吸附剂颗粒粒径的增大,吸附剂对CO2的吸附量逐渐减小;吸附量随气体流量的变化不大;在吸附过程中,小粒径吸附剂的吸附床温度变化显著。     

生物膜滴滤塔液体分布器实验研究

以有机废气处理生物膜滴滤塔为背景，分别设计了盘式和槽式两种液体分布器，通过实验研究了液体喷淋密度、喷淋区域等对液体分布器分布性能的影响，并对两种分布器的液体分配特性进行了比较，盘式液体分布器的液体分配性能总体上优于槽式液体分布器。随后针对盘式液体研究了安装水平度、进液方式对液体分布性能的影响。     

被动式DMFC电压和温度的动态响应特性

对自行设计的被动式自呼吸直接甲醇燃料电池进行了动态性能实验,分别测试了循环加载/卸载、不同卸载时间、方波脉冲加载以及阶梯加载等多种加载方式中电池的电压和温度响应。实验结果表明:电池的电压和温度对各种负载变化均响应迅速;加载/卸载循环中卸载时间的长短对电池的电压和温度响应影响较大;电池电压和温度在上/下阶梯加载中的响应有所不同。     

液滴撞击不同浸润性壁面动态过程的数值模拟

采用VOF方法模拟了液滴以相同速度撞击到接触角分别为63°、90°、118°和160°的固体壁面上的形态演变过程。结果表明:固壁的亲憎水性对液滴撞击表面后形态的演化有较大影响,亲水壁面有利于液滴的铺展,在接触角为90°的壁面上液滴部分反弹,而当接触角为160°时,液滴完全反弹;当三相接触线开始回缩时,中心液体的表层部分在惯性力的作用下继续向铺展的液滴边缘聚集,导致近中心处液膜逐渐减薄至断裂,最终形成边缘较厚的液环;同时,液滴最大铺展系数随壁面接触角的增大而减小,达到最大铺展系数的时间也相应缩短。     

绕流具有光合生化反应管束的格子Boltzmann模拟

采用格子Boltzmann方法模拟了有机废水溶液绕流表面附着有光合生物膜管束的流动、传质及光合生化反应过程,并分析了管束排列,管间距及Reynolds数对流场、浓度场、平均阻力系数及底物的Sherwood数的影响。结果表明：溶液绕流小管间距时具有较高的Sherwood数,同时阻力系数也较高;与顺排管束相比,绕流叉排管束的平均Sherwood数增大了一倍左右,其增大幅度随Re的增大而增大,而阻力系数仅增大了约10%。一定条件下,绕流叉排管束时,出口处具有较低的底物浓度和较高的产物浓度。结果表明,很小的流场扰动可对浓度场产生较大影响,从而,叉排管束更有利于传输传质及生物降解。     

微波合成MOF-808及其水蒸气捕集特性

金属有机骨架(MOFs)作为新型多孔材料,在干燥领域极具应用前景。本研究提供了一种MOF-808微波加热快速合成法,合成温度为140℃,甲酸浓度12.83mol/L。通过X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、物理吸附仪等对MOF-808的样品组成、结构、比表面积以及形貌等进行表征分析。合成MOF-808材料的水蒸气吸附量随甲酸浓度增加而提高(由0.521g/g提高到0.810g/g),随吸附温度升高而降低,高湿度下MOF-808表现出较快的吸附速率,最佳的吸附工况为30℃、90%相对湿度。含湿混合气中CO₂浓度变化时,MOF-808平衡吸附量均值0.529g/g,标准差0.018,表明材料对水蒸气具有良好吸附选择性,CO₂不会对MOF-808捕集水蒸气能力产生影响。在较低再生温度(70℃)下MOF-808经过8次循环后再生效率仍高于90%,说明MOF-808材料用于干燥过程节能潜力较大,循环稳定性好。     

具有高浓度氨腔室的立式热再生氨电池性能特性

热再生电池（thermally regenerative ammonia-based battery,TRAB）可有效地将低温热能转化为电能,但其较为严重的氨渗透现象严重影响电池的产电稳定性。本文通过可视化证明了TRAB阳极氨与电解液的自分层现象,基于此构建了一种具有高浓度氨腔室的立式热再生氨电池,通过构建高浓度氨腔室和阳极氨传输阻挡层来调控氨分布,从而缓解电池中氨渗透过程。研究结果表明,与常规结构的热再生氨电池相比,具有氨腔室的热再生电池通过调控阳极氨分布解决了氨渗透的问题,在较高氨浓度（6mol/L）条件下获得了更高的输出功率、产电量以及更稳定的产电性能。此外,多孔泡沫铜阳极可以阻挡氨向下传输,进一步缓解氨渗透。具有合适孔隙密度（80PPI）的多孔电极在获得较大反应面积的同时保证了其内部良好的物质传输,使电池获得最佳的输出功率（10.8mW）。