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锂离子电池锡基负极材料的改性研究进展
刘辉;王树众;张文进;包蕊;景泽锋;随着电动汽车和储能设备对高能量密度、高倍率、长寿命电池的需求不断增加，开发具有优异电化学性能的锂离子电池负极材料是必然趋势。锂离子电池因其能量密度高、输出功率稳定、长寿命等在新能源领域迅速发展。作为最有前景的替代传统石墨负极的锂离子电池锡基负极材料、包括锡金属基材料、锡基氧化物和锡基硫化物，因其具有较高的比容量、安全性高、环境友好等优点备受关注，被认为是下一代最有前途的锂离子电池的负极材料。然而，在循环过程中锡基负极材料会有巨大的体积膨胀、粉化和团聚现象，这成为其实际应用的最大阻碍。本文系统阐述锡基负极材料的最新进展，深入讨论锡基负极材料的改性研究。最后，指出当前开发锡基负极材料所面临的挑战和问题，并展望锂离子电池负极材料未来研究的方向。
考虑甲醇供需特征的顺序输送管道能力利用优化
涂仁福;梁永图;黄明月;廖绮;李政兵;张瀚文;杜中鼎;张昊;宇波;中国正在推动可再生电力或生物质制取绿色甲醇，且存在大规模、长距离、集中上/下载的储运需求。同时，较为完善的成品油管道网络面临存量扩大、效益降低的现实困境。利用成品油管道顺序输送甲醇是有效的解决手段，但缺乏有关管输能力利用优化研究。因此，设置油品下载偏差控制条件，合理利用管道存量顺序输送甲醇，并进一步根据甲醇供需特征分析管输能力利用影响因素，有利于提高管道运行效率。以甲醇周转量与油品上/下载偏差量之差最大化为目标，考虑上/下载偏差控制、甲醇供需位置限制等约束条件，构建管道顺序输送甲醇能力利用优化模型，并提出对应的求解算法，能够以“站场-批次-时间”形式准确量化顺序输送甲醇过程中的管输存量。算例在720 h调度周期内设置油品批次无偏差，求解得到多场景管道顺序输送甲醇能力利用优化方案。通过对上/下载集中场景管输能力利用现象分析，提出4点定性建议，可为管道顺序输送甲醇及管道存量利用提供理论支持。
基于液冷流道结构的锂电池热管理系统优化设计
曹鹏飞;杨婵;张亚飞;王恒;朱俊帆;佘家豪;为解决锂离子电池组在高放电倍率下温度高、温差大的问题，提出一种并行扰流式液冷流道结构。首先设计a—e 5种不同液冷流道的电池热管理系统，分析不同流道结构的散热性能、流场特性和压降表现。结果表明：对称流道布局、圆弧过渡节点及周期型扰流段设计可以有效提升电池组的散热性能并降低能量损耗。优化设计的并行扰流式流道结构f相较于5种对比结构，最高温度下降0.174℃,最大温差下降0.028℃,平均温度降低1.134℃,压降下降到20.466 Pa。对于优化后的结构，进一步研究冷却液流速和温度对热管理系统的性能影响，研究发现提高冷却液流量或降低冷却液温度能够有效降低电池组的最高温度和平均温度，但会导致最大温差和系统压降显著增加。基于能耗-散热均衡考量，确定优化结构最佳运行参数为流速0.05 m/s、温度25℃。该研究为扰流型流道架构在温度均匀性与能耗效率间平衡设计提供了参考。
Fe-S共掺杂g-C_3N4/TiO2异质结的构建及光催化性能
丁驰;高莉宁;李立;张佩;张家豪;何锐;为提升TiO2在可见光条件下的光催化效率，以硫脲和硝酸铁Fe(NO3)3·9H_2O为前驱体通过焙烧制备铁硫共掺杂石墨相氮化碳Fe/SCN,进一步以Fe/SCN和TiO2为原料通过焙烧构建异质结复合光催化剂Ti-Fe/SCN。采用XRD、SEM、XPS、UV-Vis DRS(紫外-可见漫反射光谱)、PL(荧光光谱)、BET和EIS(电化学阻抗谱)等对复合光催化剂进行表征，并以可见光条件下对NO的光催化降解效率来评价其光催化性能，通过自由基捕获实验探讨其光催化降解NO的机理。结果表明：Ti-Fe/SCN的降解性能较TiO2更好，其中Ti-Fe/SCN-4对NO的降解性能最好，在可见光下对NO的降解率为30.93%,这归因于Fe/SCN和TiO2之间形成了Z型异质结，有效减少光生载流子的复合，提高复合光催化剂的光催化活性。复合光催化剂5次循环后对NO的催化降解率下降3.6%。由自由基捕获实验可知，·OH和·O-2在光催化反应中起主要作用。
OP-20与DSS二元复合驱油体系定量研究
吴瑶;杨帼君;胡亦凡;石东坡;王渊;孙建萧;朱生华;李赓;研究并建立一种测定OP-20(辛基酚聚氧乙烯醚)和DSS(十二烷基磺酸钠)在二元表面活性剂复合体系(OP-20/DSS)中浓度的方法。DSS会影响OP-20的吸光度和紫外光谱法检测的复合系统临界胶束浓度ccmc的准确性。0.180 mmol/L的OP-20在加入0.300 mmol/L DSS后，其最大吸收波长223 nm处的吸光度由1.582提升至1.642。ccmc由原来的0.193 mmol/L降为0.182 mmol/L。实验结果表明：ccmc在OP-20溶液中加入β-CD(β-环糊精)后消失。0.180 mmol/L的OP-20在0.300 mmol/L的DSS溶液中吸光度由1.634微升至1.638,仅增加0.20%。由此可见，加入β-CD可以破坏复合系统中OP-20的胶束聚集，从而减少DSS对测定复合系统中OP-20浓度检测的干扰。提高了复合系统中紫外光谱法对OP-20浓度检测的准确性。此外，OP-20对DSS的电导检测没有明显影响，可以利用电导法准确检测复合体系中DSS的浓度。Job′s法(等摩尔连续递变法)、FT-IR(傅里叶变换红外光谱法)以及~1H-NMR(核磁共振氢谱法)的实验结果显示，OP-20进入β-CD分子空腔形成n(β-CD)∶n(OP-20)=1∶1的包结物，β-CD的包结作用防止了OP-20形成胶束。
高压多层包扎储氢罐充放气热安全性研究
郭骏;文键;王斯民;李科;气态储氢技术已经成为目前应用最广泛、最成熟的储氢方式。针对高压多层包扎储氢罐充放气过程的热安全性，本文利用Simulink搭建了仿真模型，研究了罐内氢气初始压力P0、进气温度Tin以及储罐长径比L对储罐充放气过程热效应的影响。结果表明：当初始压力超过12.0 MPa，充装过程中最大压力超过设计压力98 MPa。保留10～15MPa的罐内氢气初始压力，能够基本满足储罐使用的安全要求；当进气温度超过288.6 K时，罐内氢气最大温度超过353 K，不符合安全规范，因此，对来流氢气进行适当预冷能够有效降低氢气加注过程中的温升；高长径比有利于储罐内氢气的散热存储，但必须与空间和成本的实际限制进行权衡；最后对参数罐内氢气温度和氢气充注状态(SOC)等进行了非线性拟合，为实验和模拟提供理论指导。
界面改性对碱性电解水制氢复合隔膜性能的影响
赵英朋;周良艳;李洋洋;邓欣涛;杨福源;碱性电解水制氢技术因其成熟度高、成本低等优势，成为近十年可大规模应用的主要绿氢生产技术。隔膜作为电解槽核心部件，其界面结合强度直接影响系统安全性与经济性。针对传统复合隔膜有机-无机界面结合力不足导致的涂层脱落问题，本研究以PSU(聚砜)和ZrO2(氧化锆)为基础材料体系，通过物理分散耦合化学接枝的方法对无机粒子进行改性，系统研究了不同分散强度下化学接枝对复合隔膜的理化性质、电化学性能和耐久性的影响。结果表明高速剪切分散耦合的化学改性过程能显著提升ZrO2的分散均匀性，以及复合隔膜有机-无机界面的结合强度，有利于隔膜在电解槽中长久运行，降低碱液电解制氢装置安全风险。在6000 A/m2电流密度、90℃、1.6 MPa条件下，对比未改性的复合隔膜，改性的复合隔膜连续运行200 h无掉粉现象，且氧中氢含量≤0.6%，显著低于AGFA-220隔膜。该界面改性方法可有效抑制掉粉现象，提升碱性电解水系统的安全操作裕度。
高压管汇活动弯头冲蚀特性分析
钱玉宝;李悦;周方;为系统研究水力压裂施工参数对活动弯头冲蚀行为的影响机制，基于液固两相流冲蚀磨损理论，分析了安装角度、颗粒粒径、质量流量以及入口流速等参数对冲蚀速率的影响规律。结果表明：安装角度为60°时，活动弯头抗冲蚀性能最佳；最大冲蚀速率随颗粒粒径增大呈非单调变化，平均冲蚀速率则平稳上升；随着质量流量的增加，最大冲蚀速率呈现“先缓慢增长后急剧上升”的特征，平均冲蚀速率则近似线性增长；入口流速增大使得最大与平均冲蚀速率均呈现“先平稳增长后显著上升”的规律。响应面分析表明，各因素对冲蚀速率影响的显著性顺序为：质量流量>颗粒粒径>入口流速。经参数优化，最优组合下最大冲蚀速率可降至2.99×10-6 kg/(m2·s)。研究结果为实际工况中活动弯头的冲蚀防护与参数选择提供了理论依据。
费托合成废渣制备CuNi/P型催化剂及其木质素解聚研究
章豪;刘红缨;芦振博;石江语;王艺霖;魏雨童;费托合成工艺在能源化工中应用广泛，产生的废渣蜡经除蜡后主要成分是含硅铝元素的氧化物。以废渣制备分子筛催化剂实现固废资源再利用，对能源结构多元化和碳中和等目标具有重要作用。以除蜡后的废渣为原料，采用碱熔融-水热法制备P型分子筛，通过浸渍法负载Cu和Ni活性金属组分制备合成CuNi/P型分子筛金属催化剂。单因素试验探究金属负载比例、反应温度和时间对催化剂解聚木质素的影响，以及溶剂体系对模型化合物解聚产物的影响；通过系列表征技术对催化剂的晶体结构和金属分布进行分析；并对催化剂解聚木质素的产物选择性和主要断裂键(β-O-4)转化路径进行分析和研究。结果表明：Cu0.6Ni0.1/P催化剂在反应温度340 ℃、反应时间2.5 h，反应溶剂为异丙醇时，对2-苯氧基-1-苯乙醇进行解聚反应，转化率为99.75%，芳香族化合物单体选择性高达71.48%，其中苯酚的质量分数为33.91%，苯乙醇的质量分数为19.19%。一定温度和时间的增加对木质素解聚效果有正向促进作用，同时外源供氢和自转移供氢二者协同促进木质素的解聚转化。
板翅式换热器流量靶向分配数值研究
闻睿;田富竟;何鑫源;文键;牛璐;针对特定工业场景对板翅式换热器非均匀流量分配的需求，本文提出了一种基于通道阻力修正的封头流量靶向分配优化方案。结果表明，原始结构下各通道流量与不均匀分配目标的最大偏差高达552.9%，平均偏差为102.3%，严重偏离流量不均匀分配需求；优化方案在孔径2.0 mm、目标阻力200 kPa下能够将流量分配的最大偏差降低至14.7%，平均偏差降低至4.1%，实现了与目标需求流量的高度吻合。单相流体的流动方向对流量分配效果影响甚微，但与重力方向相反时通道压降增大54.3%；同时，分布板的开孔直径和设定的目标阻力值均是影响流量分配准确度的关键参数，将孔径减小至1.5 mm，可进一步将偏差降低至6.8%与2.5%，且存在最优目标阻力区间180-210 kPa，可使分配偏差最小。本研究证明该优化方案可以有效地实现板翅式换热器流量的靶向分配，为板翅式换热器在特定工况的流量分配及调控提供了理论指导。
可燃及毒性气体扩散研究
丁信伟,王淑兰,徐国庆从气体动力学入手,通过对气体微元进行质量平衡、动量平衡、能量平衡的分析,采用了新的扩散模型对危险性气体的扩散进行数值模拟,为了验证模型的合理性,设计简易风洞,对轻重气体(包括二氧化碳、丙烯、乙炔等气体)在不同的泄放条件下进行了多次定常风洞扩散试验,得到了气体实际扩散后浓度的分布,同时也考察了风速、泄放速率、气体密度等主要因素对气体扩散的影响,得到气体扩散的一般规律。模型计算结果与试验数据吻合较好,最大浓度计算值与试验值的平均偏差在20%以内,且浓度分布趋势一致,从而证明了该模型的合理性。编制了模拟软件可作为泄漏扩散事故的预防及发生事故后采取应急防护措施的分析工具
冷凝和吸附集成技术回收有机废气
黄维秋;石莉;胡志伦;郑宗能;有机废气治理的难度在于石化、石油、化工等领域的工艺不同,导致排放的废气组分及浓度相差很大。根据有机废气的特点,选择合适的工艺进行有效治理并实现资源回收是非常必要的。目前,冷凝和吸附集成工艺回收有机废气成为人们的研究重点。冷凝法回收有机废气应用于高浓度场合,尤其适合应用在集成工艺的前端。吸附法回收技术更适合于低浓度油气吸附,作为集成技术的后端处理。有机废气冷凝和吸附集成技术,既发挥冷凝法在冷凝高浓度油气方面高效的优势,以及吸附法在吸附低浓度油气时可以将油气浓度控制在很低范围的优势,同时又可避免单纯冷凝技术由于低温冷凝而引起的成本及操作费用剧增,以及吸附法由于吸附高浓度油气而产生的安全隐患。通过对冷凝和吸附段的工艺及结构参数进行优化,并选择合适的制冷剂及吸附剂,以期最终达到回收率、设备投资、运行能耗及安全性等综合技术经济指标的最优化。
重气云团瞬时泄漏扩散的数值模拟研究
潘旭海,蒋军成事故性泄漏多形成重气云团 ,其扩散行为与非重气云团有很大的不同 ,主要包括重力沉降、空气卷吸、云团加热和向非重气云团转变四个阶段。文中从控制重气云团扩散行为的微分方程入手 ,根据箱模型(boxmodel)及其他一些重气扩散模型 ,如IITHeavyGasModels模型和虚点源模型 ,采用向前插分和牛顿迭代的方法 ,针对ThorneyIslandTrialNo .0 0 8试验进行了数值模拟 ,得到了重气云团外形尺寸 (云团半径和云团高度 )和空气卷吸量随时间的变化关系以及下风向固定点处地面最大浓度值。数值模拟结果较好地反映了重气云团所特有的扩散行为。针对数值模拟结果与试验实测值之间存在的偏差进行了分析 ,结果表明 ,采用该方法进行重气云团瞬时泄漏扩散模拟是可行的 ,且模拟精确度高于IITHeavyGasModels模型
高比表面积活性炭制备技术的研究进展
苏伟,周理文中评述了近年来制备高比表面积活性炭的主要研究成果;化学活化可以在几个小时内制备出高比表面积的活性炭,但却带来了严重的环境污染;与化学活化相比,物理活化具有工艺简单、清洁等优点,成为今后研究和开发的热点。
含硫烟气生产二甲基硫醚流程模拟及优化
吕燕根;潘建国;邱挺;工业废气中的SO2是导致雾霾问题的一个重要因素。文章通过大量工艺论证提出了含硫烟气生产高附加值二甲基硫醚的工艺流程及工艺条件,工艺流程包含硫磺工段、硫化氢工段、二甲基硫醚工段。各工段反应转化率均能达到90%以上,反应副产物少,分离过程较简单。最后运用Aspen Plus软件对整个流程进行模拟,分别应用了Rstoic模块、Radfrac模块、flash 2模块等。在二甲基硫醚工段,通过对各塔进料位置、回流比、理论板数等操作参数的优化,确定最佳工艺条件。模拟结果表明:二甲基硫醚年产量为1.2万t,纯度为99.02%,具有良好的经济效益与环境效益,可为含硫烟气资源化处理生产提供理论指导。
化工分离技术的若干新进展
费维扬,王德华,尹晔东从现代化工和高新技术发展的需求出发 ,论述了化工分离技术的重要性、多样性和复杂性。分析了化工分离技术在新世纪所面临的新的机遇和挑战。并对当代化工分离技术的发展特点和我们的对策进行了探讨
吸附法固定化酶的研究进展
游金坤;余旭亚;赵鹏;酶的固定化是生物技术中最为活跃的研究领域之一。吸附法固定化载体选择范围较广,价格低廉,固定化操作过程简单,在经济上是最具吸引力的固定化方法。综合性能优良的载体材料的设计与制备是固定化酶技术领域的一个非常重要的研究内容。介绍了吸附法固定化酶的独特优势,对近年来国内外有关吸附固定化酶新型载体材料、载体材料的改性以及固定化方法的研究现状进行了简要的综述,并对吸附法固定化酶产业化技术瓶颈及发展趋势进行了总结。
苯乙烯生产工艺的节能优化和经济分析
王玉枫;在中石化自主研发的苯乙烯生产工艺中，乙苯脱氢反应需要加入大量过热蒸汽作为脱氢介质，水蒸气和乙苯流量的比值是影响脱氢反应的一个重要因素。随着低水比催化剂工业应用取得进展，可以减少进入反应器的蒸汽量，而降低水比的关键就在于减少乙苯/苯乙烯塔顶冷凝器共沸蒸出的乙苯和蒸汽的量。控制恒沸蒸发量后，会导致乙苯/苯乙烯塔塔顶物料携带的热量不能完全回收。为合理利用这部分热量，对原工艺流程进行优化、热量进行耦合。此次节能优化主要涉及9台换热器，其中2台为新增。优化过程中还降低了预分塔塔压，提高了尾气压缩机出口温度。经过优化，可减少综合能耗11.364 kg标油(以1 t苯乙烯计),静态投资回收期约为2个月。
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