2026年 03期
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。
仿生花瓣板熔盐换热器壳侧传热特性
吴学红;王群龙;刘梦瑶;金立杰;刘勇;吕财;针对熔盐在管壳式换热器的壳程流动过程中，流场不均匀、换热不充分、壳程压降和流动死区较大等问题，提出一种仿生花瓣折流板管壳式换热器，研究壳程的流动特性与传热性能，并与弓形板管壳式换热器性能进行对比。结果表明：在所研究雷诺数范围内，2种换热器的压降与换热系数随雷诺数的增加而增大，与弓形板换热器相比，仿生花瓣折流板换热器的壳程流体流动过程的温度变化更均匀，流动死区减少，压降减小37%—40%,Nu增加33%—37%,综合性能提高40%—47%。表明仿生花瓣折流板能够有效改善熔盐在管壳式换热器中的流动与传热性能，在降低壳程流动压降和减少流动死区同时能提高换热效率。
耦合型超临界CO2布雷顿循环热力学分析
王洪利;刘浩雨;靳洛;魏哲;慕清浩;基于超临界CO2布雷顿循环特点，得到一种耦合型超临界CO2布雷顿循环。根据循环原理和建立的数学模型，验证该耦合型超临界CO2布雷顿循环的准确性。通过循环的热力学对比分析，获得透平入口温度、冷凝温度、透平入口压力、透平出口压力、质量分流比、预压缩压力以及再热压力对循环(火用)效率、热效率以及净功量的影响规律。在透平出口压力、分流比、预压缩压力以及再热压力对循环热效率的影响中存在最优值，分别为7.9 MPa、0.35、8 MPa和15 MPa。
固体氧化物电解池电堆内流体均布特性的数值仿真
严丽红;曹军;固体氧化物电解池电堆是一种利用固体氧化物为电解质进行高温电解反应的设备，其性能受到多种因素的影响，其中燃料流量分配的均匀性是至关重要的因素之一。通过简化电堆结构流场系统模型，研究30层电堆在U型和Z型2种流动形式下其流量分配均匀度的情况，以及不同进出口数量对电堆层间流量分配均匀度的影响。结果表明：与Z型流动方式相比，在U型流动方式下，电堆模型的层间流量分布的均匀度更优。通过不同进出口数量的电堆模型比较发现，采用1进2出式电堆层间流量分布最佳。另外，在基础模型上，通过增大电堆进出口歧管截面积进行优化，对优化模型与基础模型的堆内层间流量分布结果进行比较，发现优化结构模型电堆层间流量分配均匀度较基础模型得到了明显改善。
质子交换膜燃料电池仿生波浪形三通道蛇形流场性能研究
谢旭良;杨蕊;陈昊;质子交换膜燃料电池的性能受其流场结构及操作条件的影响显著。创新性地基于鸟腹部流线设计，结合三通道蛇形流场，构建了一种三通道仿生波浪形流场结构，并采用阴/阳极逆流布置。通过仿真研究，对比分析仿生波浪形流场与传统蛇形流场的性能差异，并探讨操作条件(包括阳极/阴极进气湿度和电池温度)对电池性能的影响。研究结果显示：在电流密度为1.8 A/cm2时，仿生波浪形流场相较于三通道蛇形流场，输出电压提升1.78%,总输出功率提升1.645%,但压降增加4.6倍。此外，操作条件对电池性能有显著影响：阳极进气湿度在低或高湿度下会导致性能下降，而在中等湿度下性能最佳；阴极进气湿度在中高湿度下对性能影响较小，但在低湿度下性能下降明显。因此，在实际应用中，建议采用中等阳极进气湿度和中高阴极进气湿度，以优化电池性能。
螺旋管射流搅拌桨液液非均相混合过程分析
张静;梁津宁;龚斌;姜哲漩;郑子健;以组合成圆锥面的多根空心管作为射流搅拌桨对液液非均相进行混合，采用实验和数值模拟研究螺旋管和直管对混合过程的影响。结果表明：螺旋管入口形成迎流，而直管为自吸入口，迎流入口有效提升管内和射流出口速度。搅拌混合过程分为初期、中期和后期3个阶段。搅拌中期螺旋管内分散相形成段塞流，使分散相第1次射出螺旋管时相含率接近1,高出直管搅拌桨1.5倍；搅拌后期螺旋管的迎流作用有效提高了分散相的分布均匀性。基于Q准则(基于速度梯度张量的第二不变量)的搅拌桨周围涡旋分布表明：直管背流侧形成尾涡，螺旋管未见尾涡，降低了搅拌阻力；射流出口处形成内外双涡，螺距较大的螺旋管迎流入口和较低的管路阻力有利于内外双涡的发展，有效提高液液非均相混合过程。本研究为非线性曲面作为搅拌桨叶提供了新颖的设计，促进射流理论在搅拌过程中的进一步发展。