混合料特性对烧结火焰烽面传播特性影响的数值模拟研究

铁矿石烧结过程涉及传热、传质、流动、燃烧、相变等物理化学过程,且各过程之间相互耦合,实验研究难度较大。本文通过建模和数值计算研究混合料特性对火焰烽面传播过程的影响。研究结果表明,随着烧结负压的提高,进口空气流量增大。当床层初始堆积密度增大时,火焰烽面速度几乎线性下降。实际烧结生产中,最佳火焰烽面速度床应由烧结矿产量和质量共同决定。     

中温固体氧化物燃料电池阳极通道中气体流动和传热分析

采用三维计算方法模拟和分析内重整反应和电化学反应及其在厚阳极层中对不同输运过程的影响。该文所研究的复合管道包括一个多孔阳极层、流道和金属双极板,利用基于燃料气体混合物的可变热物性参数(例如密度、粘度、比热等)及其耦合源项求解不同气体种类的动量和热量传递方程。模拟结果表明．内重整反应和电化学反应及其操作条件对阳极中的气体输运和热传递过程都有较大影响。     

天然气重整器内部传递过程的数值模拟

天然气通过重整反应可以生成氢气，成为燃料电池氢原料的重要来源。目前紧凑型天然气重整器的开发设计，主要集中在材料方面的研究，而内部机理方面的研究较少。对天然气重整器内部流动与传热现象进行了模拟与分析。分析中考虑了化学反应的影响，采用了耦合的边界条件以及可变的热物性参数，建立了描述流通管道和多孔催化剂层内部流动与传热现象的三维数学模型。采用SIMPLE算法对模型进行求解，得到了化学反应速率、混合气浓度以及温度等的空间分布。结果表明，化学反应限制在厚度约为1 mm的催化剂薄层内进行，沿主流动方向，CH₄浓度由19.5%降到7%左右，H₂浓度由4.1%上升到13%左右，混合气温度上升约10 ℃。研究结果对天然气重整器的开发、结构设计具有参考意义。     

可逆固体氧化物燃料电池氧电极材料的研究进展

可逆固体氧化物燃料电池（RSOC）是一种集固体氧化物燃料电池（SOFC）和固体氧化物电解池（SOEC）于一体的全固态电化学能源转换装置,可以将燃料中的化学能和电能相互高效转化。本文基于RSOC的工作过程和氧电极的电催化机理,分析和讨论氧电极结构的分层问题及对其材料的要求。本文按照单钙钛矿型（锰基、钴基、铁基）、双钙钛矿型和非钙钛矿型氧电极的研究现状进行分类综述,分别从氧电极材料的制备、极化电阻、电催化活性及其与不同的电解质和燃料极材料相匹配几个方面,讨论RSOC在SOFC和SOEC模式下的放电和电解的行为,分析RSOC氧电极的特性。针对氧电极与电解质分层的问题,提出制备中间过渡层、开发新型具有超氧化学计量比和高氧离子传导速率的氧电极材料以及制备一体化对称电池的解决方案,并指出双钙钛矿将是RSOC氧电极的重要候选材料之一。本文将为RSOC氧电极的设计、制备和优化提供重要的参考和依据。     

双功能氧催化剂Sr1-xSmxCoO3(x=0～0.6)的电催化行为研究

近年来,可逆燃料电池因其高效环保而备受关注,然而其进一步发展受到双功能氧催化剂的严重制约。作为一种极具开发前景的双功能氧催化剂,钴基钙钛矿成为该领域的研究热点。然而,其氧催化活性和稳定性尚需进一步改善。采用改性溶胶-凝胶工艺制备了Sr_(1-x)Sm_xCoO_3(SSC,x=0～0.6)系列氧催化剂,并对其氧催化活性与稳定性进行了研究。结果表明,Sm掺杂能有效改善SrCoO_3体系的双功能氧催化活性。其中,Sr_(0.7)Sm_(0.3)-CoO_3(SSC-30)具有最高的氧还原催化活性,其起始电位和半波电位可达0.798 V和0.638 V(vs RHE)。Sr_(0.8)-Sm_(0.2)CoO_3(SSC-20)具有最高的氧析出催化活性,其在10 mA/cm~2电流密度下的电位值可达1.692 V,对应的过电位η为462 mV。综合氧还原和氧析出催化活性的测试结果,SSC-30具有最佳的双功能氧催化活性,OER和ORR的电位差ΔE仅为1.071 V。此外,Sm掺杂还能进一步提高SrCoO_3的氧催化稳定性,其中SSC-30对氧还原与析出的催化稳定性均高于SrCoO_3。研究结果有望为双功能钴基钙钛矿的开发和应用提供理论指导。     

彰武南海水库水产养殖与水质污染分析

1 彰武南海水库水产养殖污染概况彰武、南海2座水库联合运用,南海水库以滞蓄洪水为主,来水主要由上游红旗渠退水和控制流域面积内降水为主,水体流动性较差;彰武水库以调节兴利为主,来水主要南海泉平均出水量3～4m3/s和南海水库调洪水量为主,日均向下游供水25.9万m3,水体流动量较大。     

铁矿石烧结中混合料特性对火焰烽面与烧结性能的影响机理研究

通过中试规模烧结杯试验和综合烧结模型,将返矿平衡和非平衡条件相结合,研究了混合料特性(烧结碱度、焦炭和水分添加量)对火焰烽面特性和烧结性能的影响机理。模拟研究涉及多种烧结条件下的125个烧结杯工况。为揭示火焰烽面区域中熔体生成与凝固行为,使用FactSage软件进行化学热力学模拟并建立了更完善的熔化和凝固子模型。模拟与试验研究表明,随着碱度和焦炭添加量的变化,火焰烽面速度、成品率、焦比和利用系数会出现局部最大或最小值。在本文烧结条件下,最大利用系数工况为碱度2.0、水分7.7%、焦炭6.4%。最小焦比工况为碱度2.0、水分6.5%、焦炭6.4%。最小焦比和最大利用系数的条件并不相同,而最终烧结操作取决于每个烧结厂的控制目标。     

IT-SOFC阳极表面催化反应机理与传递过程的数值模拟与分析

固体氧化物燃料电池(SOFC)具有效率高、污染低、对燃料适应性好、功率大等特点。其性能与工作状态受发生在多孔阳极的化学反应与多种传递过程耦合的影响。基于流体力学方程组和多步基元化学反应模型,建立了描述上述耦合特性的三维数学模型,并自编程序求解分析。结果显示:重整反应主要发生在靠近通道进口的多孔阳极,表面成分Ni_s的覆盖率占70%～80%,其他主要表面成分为CO_s占20%～25%,H_s占6%,O_s占1.5%; Ni_s随工作温度升高而增加;加强吸附基元反应会提高燃料利用率和工作温度;渗透率增加会提高反应气体在多孔介质内的传递效果,但催化反应会因接触不充分而减弱。通过考虑基元反应机理研究表明,在微观层面,催化剂Ni利用率不高,催化反应受温度、化学反应速率常数、孔隙率等参数影响较大。     

硬拉钢丝球化工艺技术研究

研究了大变形后弹簧钢丝在不同温度下退火过程中的组织及性能变化。结果表明:拉拔态65Mn弹簧钢球化退火过程中,在保温时间一定的情况下,随着退火温度的升高,其抗拉强度逐渐降低,断面收缩率逐渐升高。球化退火后的组织形貌与钢丝拉拔变形方向有关。     

SOFC内部重整反应与电化学反应耦合机理

以经过预重整反应的混合气为原料的固体氧化物燃料电池（SOFC）内部,甲烷蒸气重整反应与电化学反应同时发生在阳极多孔介质中,二者受到不同的操作与设计参数的影响,对电池总体性能起着决定性作用。编制了三维数值模拟程序,对由多孔阳极层、气体流动管道、固体支撑平板构成的单个复合管道进行了研究。结果显示：重整反应主要发生在多孔材料靠近流动管道的薄层内,只有靠近管道入口处才能在较深处进行;电化学反应发生在多孔层与电解质的交界面处;重整反应生成的H2、CO扩散到多孔材料底部参加电化学反应;电化学反应生成的热量供重整反应使用。说明研究范围内,SOFC阳极复合通道具有较好的传热、传质性能,化学/电化学反应存在较好的耦合关系。