摘要：电化学水分解作为一种生产高纯度氢气的绿色技术,虽然前景广阔,但阳极析氧反应(OER)动力学缓慢,严重制约了其能量转换效率.目前,电化学水分解系统主要以淡水作为原料.然而,大规模使用淡水进行分解无疑会给淡水资源带来沉重负担.相比之下,占水资源总量96%以上的海水,因其丰富的储量,成为替代淡水的理想选择.然而,由于海水中含有大量的氯离子,会引发与OER的竞争性氯析出反应(ClER)形成次氯酸盐(ClO^(–)),导致活性位点失活,严重降低催化剂的活性和稳定性.因此,如何在利用海水进行电化学水分解的同时,有效抑制ClER的发生,是当前亟待解决的科学问题.在最新催化剂研究中,金属有机框架(MOF)凭借其高孔隙率、大比表面积和分散的活性位点,在电化学水分解中展现出良好的性能.然而,MOF的电子导电性和OER反应能垒受限于氧原子p轨道与金属原子d轨道间的电子云重叠.因此,设计MOF活性位点的电子结构,促进自发电子转移,对于提升导电性和OER效率至关重要.界面工程能优化MOF活性位点的电子结构,增强局部电荷再分配,从而提高OER活性.为满足工业高电流密度需求,构建富含缺陷的异质结构是关键,其能暴露更多OER活性位点,优化质量传递,缩短电子迁移路径.结合高导电、可调电子结构的NiS晶体相,构建MOF非晶/NiS晶体异质界面,可调控电子结构并加速电荷转移.目前,关于MOF基非晶/晶异质界面催化剂用于海水氧化的报道尚少,这一方向具有巨大潜力.本文通过两步法耦合策略,成功在泡沫镍基底上制备了NiFe-MOF@NiS异质结构催化剂.首先,利用硫温和改性腐蚀方法在泡沫镍基体生长晶相NiS纳米片;随后,通过电沉积处理在NiS表面生长非晶相NiFe-MOF纳米颗粒.理论计算结果表明,NiFe-MOF和NiS之间的电子相互作用可以加速电荷转移,有效调节金属位点的d带中心,从而优化含氧中间体的吸附能力.与NiFe-MOF和NiS相比,NiFe-MOF@NiS/NF催化剂对OOH*中间体的吸附能力更为突出,这大大降低了速率决定步骤(O*→OOH*)的反应能垒,为高效催化OER提供了理论支撑.实验结果表明,在1 mol L^(‒1)KOH和碱性海水电解液中,NiFe-MOF@NiS/NF催化剂仅需要346和355 mV的低过电位,即可驱动500 mA cm^(–2)的大电流密度.Tafel斜率和电化学阻抗谱的结果表明,该催化剂具有较好的OER动力学特征.此外,质量活性和转换频率结果表明,NiFe-MOF@NiS/NF催化剂展现出良好的本征催化活性.多步恒电流阶梯曲线以及在100和500 mA cm‒2电流密度下的计时电位曲线结果表明,NiFe-MOF@NiS/NF催化剂具有出色的长期稳定性.通过对在碱性海水电解液OER反应后的NiFe-MOF@NiS/NF催化剂进行表征发现,在OER过程中,NiS物种会在阳极电压下自重构形成硫酸盐膜,可以显著抑制Cl–离子在催化剂表面的吸附,使NiFe-MOF@NiS/NF催化剂在海水电解质中具有强大的耐腐蚀性.这一特性使得NiFe-MOF@NiS/NF催化剂在碱性KOH和碱性海水中均能保持较好的OER活性和稳定性,性能超过了商业RuO_(2)以及大多数报道的其他MOF基的催化剂.综上所述,本文通过简便易行的合成策略,制备了高性能的NiFe-MOF@NiS异质结催化剂,其表现出高效电解海水性能和稳定性.本工作为合理设计高活性、稳定性、选择性的MOF基抗氯腐蚀催化剂以提高碱性海水的OER性能提供了新视角.

摘要：海水作为地球上最丰富的自然资源之一,在实现大规模的电解水制氢方面具有得天独厚的优势。然而,海水中的Cl^(-)、Ca^(2+)和Mg^(2+)等使催化剂在阴极发生腐蚀、毒化或降解,导致其稳定性、活性以及使用寿命显著降低。近年来,为了解决上述问题,人们致力于设计开发廉价的高效稳定析氢反应(HER)催化剂,进而提高电解海水制氢效率。本文首先介绍了电解海水的优势及其HER所面临的挑战,其次从活性和稳定性等方面重点论述了硒化物、硫化物、氮化物以及磷化物等过渡金属基催化剂在电解海水HER中的研究进展,最后总结和展望了电解海水HER催化剂未来的发展前景。

摘要：传统螺栓连接件的直径小于钢梁预留孔的孔径,导致螺栓与孔壁存在间隙,容易引发钢梁与上部混凝土板间发生相对滑移使组合梁挠度增大。为尽量减小或消除上述间隙,本文引入铰制孔螺栓和螺纹孔螺栓作为组合结构的剪力连接件,并提出锥套自锁螺栓连接件。设计并开展了8个螺栓连接件推出试验,基于各试件的荷载-滑移曲线,研究了3种螺栓连接件与传统螺栓连接件间的抗剪承载力、滑移能力及抗剪刚度等受剪力学性能的具体差异。研究结果表明:3种螺栓连接件的破坏形态与传统螺栓连接件表现一致,均为螺栓杆剪断,混凝土无压溃现象;3种螺栓连接件的抗剪承载力均接近于传统螺栓连接件的抗剪承载力;基于试件的荷载-滑移曲线,3种螺栓连接件均可分为弹性阶段、塑性阶段及破坏阶段;3种螺栓连接件的延性系数和抗剪刚度均明显优于传统螺栓。综合考虑力学性能、施工性能和经济性,本文建议选用铰制孔螺栓用于组合结构的剪力连接件。

摘要：为解决过渡特征对基于图匹配的三维CAD模型检索算法的效果和效率影响问题,提出一种三维CAD模型检索中过渡特征的识别及过滤算法.首先利用基于规则判断的方法识别出B-Rep模型中存在的过渡特征;然后根据识别结果对CAD模型的属性邻接图进行重构,以消除因过渡特征的存在对模型几何及拓扑信息造成的影响;最后利用重构的属性邻接图、通过子图同构方法实现基于过渡特征过滤的三维CAD模型检索.实验结果表明,该算法能够有效地实现对多种过渡特征类型的过滤,检索结果更符合实际工程需求.

摘要：为了实现对已有零件数控(Numerical control,NC)工艺设计成果的有效重用,提高NC加工工艺编制效率,提出一种三维CAD模型检索驱动的快速NC编程方法。通过建立一种以制造特征为核心的工艺信息模型,实现对已有零件NC工艺设计成果的有效表征;引入基于内容的三维CAD模型检索方法,从工艺信息模型库中检索出具有相似制造语义的制造特征,实现零件特征级制造语义层面的相似性评价;根据特征的相似度值选择不同的工艺重用方法,实现基于三维CAD模型检索的快速NC编程。将三维CAD模型检索驱动的快速NC编程方法在原型系统中对数百个零件进行验证和应用。试验结果表明,该方法能够有效地实现对已有零件NC工艺设计成果的有效重用,可以提高NC加工工艺编制效率,满足企业的实际应用需求。

摘要：为实现对已有槽腔特征数控加工工艺的有效重用,提出一种基于中轴变换的槽腔特征相似性评价方法。将槽腔特征转化为二维加工区域轮廓图,利用中轴变换算法获取轮廓图中轴并作为参考刀具路径;提取局部内切圆参数,依据局部内切圆半径与极限刀具半径的关联映射关系,构建加工刀具半径可行域以及对应有效切削弧长集,实现加工刀具几何属性和切削属性的有效表征;构建层次化相似性加权评价模型,计算两槽腔特征的整体相似性。实验结果表明,该方法能够作为数控工艺重用的判断依据,提高数控加工工艺编制效率,满足企业的实际应用需求。

摘要：为满足快速数控编程系统对飞机结构件三维CAD模型质量的要求,快速识别出模型中影响数控编程的缺陷,提出一种基于规则匹配的飞机结构件三维CAD模型自动检测方法。根据飞机结构件模型缺陷结构的特点,提取出相应的判定规则;运用颜色标识的方法快速提取过渡面参数,并提出一套模型缺陷检测算法。以某结构件模型为例,验证了该方法的可行性和有效性。

摘要：为揭示枪械击发点火机理,研究枪械击发点火故障机理并提高击发点火可靠性,设计一种枪械击发点火系统模拟试验装置。通过改变落锤的高度可给测试单元提供不同的击发能量条件,以击针及带底火弹壳为试验对象,模拟枪械中击发点火系统的装配关系和实际工况。试验结果表明:测试单元与监测单元配合能测试出底火输出火焰长度、火焰持续时间、压力特征参数等输出特征量,实现对枪械击发点火性能的定量评价。

摘要：提出一种基于二维草图的三维CAD模型检索方法,通过比较三视图草图和CAD模型三视图来实现模型的检索。首先提取模型库中CAD模型的三视投影图,然后利用联合描述子方法对用户绘制提交的二维三视图草图和CAD模型的三视投影图进行相似性评价,实现模型的检索。实验结果表明,文中方法具有较好的检索性能,检索结果能更好地反映用户的检索意图。

摘要：为了实现对已有零件数控工艺信息的有效重用,提高数控编程的效率和质量,提出一种相似特征数控加工工艺的重用评价方法。通过对已有零件数控工艺设计成果进行挖掘建立以制造特征为核心的工艺信息模型库;通过选择待编的制造特征,从工艺信息模型库中检索出相似制造特征,实现零件特征级制造语义层面的相似性评价;对检索结果从精加工和粗加工两个层面进行分析,实现数控加工工艺的重用评价,并根据可重用度值选择不同的数控工艺实例重用模式。实验结果表明,该方法能够对相似特征数控工艺的可重用度进行准确的评价,可以有效地利用相似特征已有的数控工艺信息,从而提高数控编程的效率和质量,满足企业的实际需求。