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新能源进展
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双月刊

新能源进展/Journal Advances in New and Renewable EnengyCSTPCDCSCD
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    吡咯基三嗪聚合框架用于固相转变硫聚物正极性能研究

    易义坤李明涛
    241-248页
    查看更多>>摘要：针对锂硫电池存在严重穿梭效应的问题,硫物质的固相转变可有效消除多硫化锂在液相中的溶解扩散.以聚丙烯腈为代表的常规链状聚合物可通过共价结合短链硫实现固相转变,然而往往受到硫含量低、倍率性能差的限制.通过氰基三聚与吡咯自由基聚合构筑了吡咯基三嗪聚合物框架(P-CNPy),其硫含量较高,达到47%.电化学测试结果显示硫聚物正极具有优异的循环稳定性与倍率性能,0.2 C循环500次平均容量衰减仅为0.03%,4 C时可逆容量仍保留580 mA∙h/g.该方法可为高性能二维框架结构硫聚物正极的设计应用提供指导.

    固相转变聚合物框架硫聚物正极循环稳定性

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    热化学碘硫循环制氢中硫酸分解器结构设计与模拟研究

    别亦然何勇李明阳翁武斌...
    249-259页
    查看更多>>摘要：硫酸分解是影响热化学碘硫循环制氢效率的关键环节.通过数值模拟方法设计了一款满足1 m3/h制氢量要求的中试规模的刺刀式硫酸分解器.首先开展实验测定了Fe2O3催化剂的反应动力学参数,其中指前因子和活化能分别为1.439×107 s-1和125.63 kJ/mol.然后对三种结构形式的硫酸分解器进行模拟对比.结果表明,刺刀式硫酸分解器中"半截面积"内管形式比"半直径"形式具有更强的传热效果,可将分解器预热段长度缩短 43.27%,达到相同分解率时催化剂用量减少23%.而结构三在"半截面积"内管形式的基础上向预热段填充SiC小球,进一步优化了预热段传热效果,预热段长度可缩短 70.51%,并且SiC小球所引起的压降和能耗增加相对较小.对比发现,当预热段长度为870 mm、催化分解段长度为333 mm时,结构三表现出最佳的经济性能,此时SO3催化分解率达到 73.73%,对应H2 的理论产率为 1.228 8 m3/h.当分解器外壁面加热温度降低到 860℃时,SO3 分解率降至60%,恰好对应H2的理论产率为1 m3/h.该研究可为中试规模硫酸分解器的设计提供参考.

    制氢碘硫循环硫酸分解器数值模拟结构设计

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    无钴富镍正极材料的火焰辅助喷雾热解合成与性能研究

    陈国徽王君雷李世龙李金宇...
    260-268页
    查看更多>>摘要：锂离子电池富镍三元正极材料因其成本低、容量高的优势受到广泛关注,受限于钴的高毒性、低储量,富镍正极材料无钴化成为锂离子电池未来的发展趋势.传统液相法制备无钴富镍材料存在步骤繁琐、耗时长、副产物多等问题.火焰辅助喷雾热解(FASP)方法可一步合成正极材料,具有设备简单、耗时短、环境友好等优点.采用FASP方法制备LiNi0.8Mn0.2O2(NM82)无钴富镍正极材料,探究合成条件对NM82结构、形貌和电化学性能的影响.结果表明,FASP可一步合成NM82正极材料,且其在载气流速1.5 L/min、锂过量10%、退火温度800℃条件下的锂镍混排水平最低,放电比容量最高,在0.1 C倍率下达到180.2 mA∙h/g.

    火焰辅助喷雾热解无钴富镍正极材料锂离子电池电化学性能

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    纳米多孔碳孔径对SrBr2化学蓄放热性能的影响

    吴佳涛曾涛李军邓立生...
    269-275页
    查看更多>>摘要：溴化锶(SrBr2)被认为是化学蓄热领域最有前景的材料之一.为探究载体孔径大小对SrBr2蓄放热性能的影响,分别以孔径为10、30、50和100 nm的纳米多孔碳(NCP)为载体,采用浸渍法制备多孔碳基SrBr2复合材料.通过XRD、SEM和BET对复合材料的微观形貌结构进行表征,并通过水合实验和同步热分析对其蓄放热性能进行测试.结果表明,复合材料的吸水量和蓄热密度随孔径先增大后减小,存在最优载体孔径.其中,NCP50-SrBr2具有最优的平衡吸水量和蓄热密度,分别为0.703 g/g和1 198.62 kJ/kg.NCP50-SrBr2表现出更快的反应速率,在水合反应30 min后蓄热密度可达945.34 kJ/kg.研究结果可为纳米尺度定向调控化学蓄热材料性能提供理论依据.

    化学蓄热孔径溴化锶纳米多孔碳蓄放热性能

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    PEMFC扩散层中气体组分反应和传递格子Boltzmann模拟

    邬芊申魏光华王思茗张朝阳...
    276-284页
    查看更多>>摘要：通过格子Boltzmann方法中的多组分Shan-Chen模型对燃料电池气体扩散层与双极板流道特征结构进行模型构建,探究不同孔隙率、压缩比以及积水液滴位置对质子交换膜燃料电池(PEMFC)内气体组分传递的影响.模拟结果发现小孔隙率会造成气体的堵塞,影响传质效率,而气体扩散层的压缩效应导致结构变形进而造成气体在流道进口处的堵塞;压缩导致气体通道变得狭窄,促进氧气接触下部的催化层发生反应,流道附近的反应强度会随着压缩比的增加而增加;当积水液滴位于扩散层中部时,其能够将部分的反应气体引导到催化层处,从而增加反应气体的浓度;而位于底部的液滴会将催化剂覆盖从而阻碍催化反应的进行.

    质子交换膜燃料电池气体扩散层格子Boltzmann方法压缩效应积水液滴

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    发酵罐内通入空气去除H2S同步提升产甲烷效率研究

    姜彭午乔玮段利娟赵明曦...
    285-293页
    查看更多>>摘要：餐厨垃圾高温厌氧消化沼气中含有高浓度的H2S,在使用前需要将其去除.对连续运行了230 d的高温厌氧消化反应器进行研究,考察了不同有机负荷、通入空气量和沼气顶空循环对 H2S 去除效果的影响,并分析了向反应器顶空通入空气后厌氧消化性能的提升效果.实验发现,在水力停留时间15 d和沼气顶空停留时间2.8 h的条件下,恒流量连续通入 3 倍理论空气量可去除 78%的H2S.进一步采用沼气顶空循环,H2S体积分数从平均 0.2%下降至 0.01%以下,去除率达到 95%.在通入空气的工况下,餐厨垃圾高温厌氧消化的甲烷产率提高了 8.5%,达到310 mL/g(以COD质量计);沼气容积产气率提高了10.5%,达到4.2 L/(L∙d).乙酸和丙酸的浓度与对照反应器相比没有显著变化,均维持在较低浓度水平.总体而言,在反应器内脱除H2S的工艺方法操作简便,成本低廉,具有广阔的工程应用前景.

    餐厨垃圾高温厌氧消化沼气脱硫通入空气

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    多孔氮氟共掺杂碳气凝胶的制备及其在锂硫电池中的应用

    徐伟君胡金龙余德馨傅儒生...
    294-302页
    查看更多>>摘要：锂硫电池以其超高的理论能量密度,已成为最具发展潜力的新一代电化学储能技术,但硫正极存在电导率低、体积膨胀、多硫化物穿梭效应等技术瓶颈问题,制约了其实际应用.通过甲醛和3-氨丙基三乙氧基硅烷的醛胺缩合和溶胶-凝胶化反应合成了席夫碱二氧化硅凝胶,经与聚四氟乙烯乳液冷冻干燥、热处理同步刻蚀二氧化硅以及碳化制备了多孔氮氟共掺杂碳气凝胶(NF-CA).以NF-CA为载体制备的NF-CA/S正极材料表现出优异的循环性能和倍率性能,0.2 C循环初始放电比容量高达 1 322 mA∙h/g,1 C循环 200 圈可逆比容量可保持 564 mA∙h/g,2 C倍率下可逆比容量高达598 mA∙h/g.

    锂硫电池氮氟共掺杂碳气凝胶NF-CA/S正极材料

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    电动汽车热管理系统集成技术研究进展

    阮先轸孙玲玲姚孟良梁嘉林...
    303-312页
    查看更多>>摘要：热管理技术是保证电动汽车的安全性、舒适性和经济性的关键技术之一.首先总结了几种主流的电动汽车热管理系统方案,并对其特点进行分析;其次根据集成程度将其划分为三种方案,分别介绍不同集成方案的设计思路和优缺点;最后对电动汽车热管理系统发展方向进行展望,指出集成模块平台化、系统控制智能化、能量管理一体化是未来电动汽车热管理技术的趋势,并强调需对采用环保制冷剂的热管理系统集成制定相应对策.

    电动汽车热管理集成模块化环保制冷剂

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    地热水回灌耦合CO2地质封存数值模拟

    罗亚南蒋坤卿黄思浩冯波...
    313-322页
    查看更多>>摘要：溶解封存可有效解决CO2地质封存的泄漏问题,但地下溶解耗时长,地表溶解成本高.提出将地热水回灌和CO2地质封存耦合,采用CO2和水在回灌井一定深度混合的方法,促进CO2溶解、降低溶解成本.建立了CO2-地热水-盐在井筒和地层的多相流模型,对不同CO2注入速率、混合深度、储层渗透率条件下的井口压力和储层运移情况进行模拟.结果表明:(1)注CO2 和水质量比例较小时,随CO2 注入速率增加,注水和CO2 压力分别维持在 1.0 MPa和 4.3 MPa左右;当CO2 和水质量比例大于储层条件下CO2 饱和浓度时,注入压力大幅度增加,游离态CO2在储层上方积聚;(2)混合深度在390～650 m之间时,注水压力保持稳定;随混合深度增加,注CO2压力逐渐增加;(3)随着水平渗透率和垂直渗透率比值逐渐增大,注水和注CO2压力以及储层压力均减小,碳酸水在储层顶部和底部运移距离的差值逐渐增大.该方法可充分利用地热回灌水实现CO2地质封存同时降低溶解功耗.

    地热水回灌CO2地质封存井筒混合数值模拟

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    合成气制低碳烯烃催化剂研究进展

    武小燕赵伟娜魏国强杨希贤...
    323-335页
    查看更多>>摘要：低碳烯烃是现代化学工业的基石,其核心产品是合成纤维、塑料、橡胶等高分子材料极为重要的中间体,低碳烯烃的产量是衡量一个国家石油化工行业发展水平的重要标志.对合成气制低碳烯烃的主要工艺路线进行综述,归纳合成气经费托合成及双功能催化体系制备低碳烯烃的主要反应机理,详细讨论了不同工艺路线的催化剂的研究进展,并总结合成气一步法制备低碳烯烃产物影响因素,解析了不同催化剂的失活机理,最后对未来高效催化剂的发展方向进行展望.合成气制低碳烯烃催化剂的高速发展,可为我国"双碳"目标约束条件下由生物质经非石化路线制备低碳烯烃提供理论支撑.

    低碳烯烃合成气费托反应双功能催化催化剂失活

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