摘要：锂金属具有极高的理论比容量和极低的氧化还原电极电势,成为了新一代高比能二次电池最理想的负极材料。然而,锂金属负极其走向大规模应用仍存在诸多问题与挑战。三维骨架复合负极可以控制金属锂均匀形核,低电流密度下均匀沉积,有望推动锂金属负极的实用化。为了更高效地指导锂金属负极设计和优化,采用相场理论,对三维骨架锂金属负极中比表面积对金属锂沉积过程的作用机制进行了定量分析和探究,发现了比表面积调控金属锂沉积的两阶段作用机理,并提出了基于比表面积参数的三维骨架负极设计与优化方向,从而最大程度发挥三维骨架在调控稳定金属锂负极上的积极作用。

摘要：通过火焰反应器结构设计,实现TiCl4高温气相氧化过程可控制备纳米TiO2粒子,新型火焰设计保证了TiCl4低温进入高温反应区,预热过程隔离保护喷嘴,避免了结疤堵塞;通过实验条件控制颗粒平均粒径和粒径分布,较低的TiCl4气相浓度、较高的载气流速有利于小粒径TiO2颗粒的生成。载气流速增加,中心TiCl4火焰形态由层流向湍流发展,焰长缩短,颗粒平均粒径减小。CH4燃气流量增加,高温反应区扩大,颗粒停留时间增加,颗粒尺寸增大。二次氧气的补充,提高了氧气与TiCl4的预混,有效地减小了产品TiO2颗粒的粒径。获得的TiO2产品平均粒径在20～80nm之间。

摘要：系统论述了当前主要的脱硝技术、流化催化裂化(FCC)再生工艺及FCC再生过程NOx产生和转化规律。O2是影响催化剂脱硝活性的主要因素,从反应器尺度精确控制烧焦再生反应,严格控制过剩氧含量,是提高脱硝效率的一条可行途径。提出了通过再生器内部结构和工艺设计创造出具有氧化区和还原区多层多区的新型再生工艺脱硝思路。从降低NOx角度考虑,再生温度应不高于700℃,再生烟气中CO浓度不低于4%,O2浓度至少低于1%。这种新的再生器脱硝是一种经济、高效的脱硝技术,已在中石油大港石化FCC工业装置得到了初步验证,为FCC再生装置和其他化工过程脱硝提供了新思路。

摘要：针对含新型内构件的复杂填充床内部结构,建立了包含颗粒填充床、气体通道、气体挡板的几何模型下气液两相流动的数学模型,采用计算流体力学(CFD)技术首先对气流在复杂结构下的流动分配、流型和停留时间分布进行了详细的模拟,并考察了操作参数和结构设计对流场和停留时间分布的影响.通过压降实验数据在宏观尺度上验证了CFD模拟的正确性.详细的内部流场展示了气体在颗粒床和气体通道内的曲折流动行为,增加了气体的平均停留时间;停留时间分布预测表明气相流动没有短路发生,平均停留时间与表观气速成反比.内构件结构参数对气体流场和停留时间分布产生重要的影响.

摘要：有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,ORC)在可再生能源和工业余热领域都有着良好的应用前景,特别是超临界ORC系统目前得到广泛关注。工质的热稳定性和材料相容性是工质的重要物性,对系统设计有很大的影响。本文以正戊烷为例,对热稳定性和材料相容性对超临界ORC系统设计的影响进行研究。提出了一种冷凝器改造装置方案,并建立ORC系统仿真模型对其改善效果进行验证;计算结果表明本文提出的改造方案可以明显改善正戊烷热分解带来的负面影响。同时对中高温工况下正戊烷的材料相容性进行实验研究。实验结果表明,304不锈钢相对铜材料有更优的相容性,从材料相容性角度来说是更合适的蒸发器材料。三元乙丙橡胶(EPDM)被证明会吸收正戊烷,因此不能用于正戊烷超临界ORC系统中;聚四氟乙烯(PTFE)相比氟橡胶(FKM)有更优的相容性,从材料相容性角度来说是更合适的膨胀机出口密封材料。

摘要：金属锂负极是下一代高比能二次电池备受关注的负极材料,以金属锂为负极的锂金属电池具备极高的理论能量密度,但其仍存在充放电循环效率低、电池寿命短等问题。要实现高能量密度高安全性的锂金属电池的合理设计和优化,需要对金属锂负极中锂金属沉积脱出过程的离子输运、电子输运、界面反应等机制机理有清晰的认识。本文针对金属锂负极中存在的枝晶生长、死锂形成、固体电解质界面膜作用等机理问题,综述了研究者们在其沉脱机理的模型与理论计算、实验研究等方面做出的诸多研究进展,为锂金属电池的合理设计提供了更全面的机理认识。

摘要：过氧化氢(H_(2)O_(2))是一种环境友好的化学氧化剂,广泛应用于水处理、医疗消毒、化学合成等工业领域。电催化两电子水氧化反应(2e^(-)WOR)是一种可以在温和条件下直接从水中生产H_(2)O_(2)的方法。然而,受限于反应机理认识和催化材料设计的不足,2e^(-)WOR的催化选择性和活性仍然较低。本文综述了近年来通过2e^(-)WOR反应路径电合成H_(2)O_(2)的研究进展,首先介绍了2e^(-)WOR的催化机理和研究方法,强调了理论计算加速高选择性、高活性和高稳定性催化剂研究的作用,并讨论了电合成H_(2)O_(2)的不同定量方法和原位表征手段;然后详细总结了高性能2e^(-)WOR电催化剂的调控策略,包括缺陷、掺杂、晶面和界面工程,同时指出了反应器创新设计的重要性;最后展望了电合成H_(2)O_(2)的研究挑战和机遇。

摘要：利用150~350℃热源范围的中高温有机朗肯循环在可再生能源和工业余热利用领域具有广泛的应用前景。但是在中高温热源温度下,有机工质可能会发生热分解,因此热稳定性成为中高温有机朗肯循环工质筛选的首要限制条件。本文提出一种化学热力学方法来对有机工质的热稳定性进行预测。首先通过理论分析给出可能的反应途径;再选择吉布斯函数作为指标,计算各反应中ΔG=0时的温度,以最小值Tg作为表征热稳定性的参数。通过与已有的实验结果比较,发现不同有机工质Tg值的相对大小关系与热分解温度的相对大小关系基本一致。使用化学热力学方法对R152a的热分解温度范围进行预测并设计实验进行验证,实验结果与预测结果相符合。

摘要：针对复杂的多相流动体系,构建了一套用于计算多相微流体的格子波尔兹曼模型方程,成功地对方形通道中的液滴流动进行了三维模拟,并对直通道和弯曲通道中不同的流动、混合机制进行了讨论。结果表明:在直通道中,混沌对流仅轴对称地发生在液滴中心轴的两侧,2个半区之间的混合仍通过分子扩散进行。在弯曲通道中,由于通道的几何转向,液滴流经通道时内部的流体会得以重新分布,内环流使得液滴内流体更为有效地进行混合。这种弯曲通道中的液滴内部的环流现象,可以强化微流体系统中的混合行为与反应行为。通过模拟的方法,揭示了微通道中液滴内部的流动机制,为微流动装置的设计和优化提供了理论基础。

摘要：二次电池的能量密度已成为推动电动汽车和便携式电子产品技术向前发展的重要指标。使用石墨负极的锂离子电池正接近其理论能量密度的天花板,但仍难以满足高端储能设备的需求。金属锂负极因其极高的理论比容量和极低的电极电位,受到了广泛关注。然而,锂沉积过程中枝晶的生长会导致电池安全性差等问题。电解液对金属锂的沉积有着至关重要的影响。本文设计了一种独特的电解槽体系来进行柱状锂的沉积,研究了不同电解液体系(1mol·L^(-1)LiPF6-碳酸乙烯酯/碳酸二乙酯(EC/DEC,体积比为1:1)、1 mol·L^(-1) LiPF6-氟代碳酸乙烯酯(FEC,体积分数5%)-EC/DEC (体积比为1:1))对金属锂沉积的影响。对两种电解液中金属锂沉积物长径比的研究表明,电解液的组分可以显著地影响金属锂的沉积形貌,在加入氟代碳酸乙烯酯(FEC)添加剂之后,柱状锂的直径从0.3–0.6μm增加到0.7–1.3μm,长径比从12.5下降到5.6。长径比的降低有助于减小金属锂和电解液的反应面积,提高金属锂负极的利用率和循环寿命。通过考察循环后锂片的表面化学性质,发现FEC的分解增加了锂表面固态电解质界面层中氟化锂(LiF)组分的比例,提高了界面层中锂离子的扩散速率,减少了锂的成核位点,从而给予锂核更大的生长空间,降低了沉积出的柱状锂的长径比。