煤基化学链燃烧系统的化学反应性能研究

为了更有效地减少主要的温室气体CO2的排放量,在不添加额外的分离装置和消耗额外能源的情况下,急需找到一种可行的新型燃烧方式。基于零排放理念的化学链燃烧技术,它不仅能有效地富集高浓度的CO2,而且还将大幅提高能源的利用效率,实现多种污染物的协同控制。与煤焦反应时,铁基氧载体表现出高的反应程度,且尾气中CO浓度均较低,易于收集高浓度的CO2。这些都证实了煤基化学链燃烧技术的可行性以及其低排放特性。     

氧电极催化剂钙钛矿氧化物的制备及催化性能

采用无定形前驱体法,以苹果酸作络合剂,制备了La1-xCaxCoO3和La1-xSrxMnO3系列钙钛矿氧化物,运用差热分析(DTA)和X射线衍射分析(XRD),探讨了催化剂的制备条件,制备La1-xCaxCoO3的最佳pH值为3.0,煅烧温度为650℃,制备La1-xSrxMnO3的pH值影响不大,煅烧温度为600℃。电化学研究结果表明,La0.6Ca0.4CoO3和La0.8Sr0.2MnO3具有较好的催化活性。     

Nd_(0.6)Ca_(0.4)MnO_3的制备及电化学性能研究

用溶胶-凝胶法制备了钙钛矿型氧化物Nd0.6Ca0.4MnO3,以X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重-差热(TG-DSC)手段对产物进行了分析和表征。结果表明:在一定实验条件下制备的氧化物纯度高,粒径小,结构稳定。以该氧化物为催化剂,制备了应用于碱性介质中氧还原反应的气体扩散氧电极,用极化曲线和交流阻抗方法测试和研究了其电化学性能。结果显示:制备的Nd0.6Ca0.4MnO3对氧还原具有优良的催化性能,-0.2V(vs.HgO/Hg)下,电极电流密度在静止的空气和氧气气氛环境中分别达到-82mA/cm2和-142mA/cm2,制备时柠檬酸的配比对其催化的性能有显著影响。     

氧电极催化剂La0.6Ca0.4CoO3的合成及性能

用溶胶.凝胶法合成了氧电极催化剂La0.6Ca0.4CoO3,通过热重(TG)分析确定了干凝胶的焙烧温度.利用X射线衍射、电化学测试等研究了pH值、柠檬酸用量对催化剂性能的影响.制备La0.6Cao.4C003的最佳工艺条件是:pH=3.0,n(柠檬酸):n(M)=2:1(M为总金属离子).焙烧条件为:700 ℃,2 h.     

柠檬酸配比对LaNiO3型双功能氧电极的影响

以柠檬酸为配体,采用溶胶-凝胶法合成了钙钛矿型LaNiO3,并以活性炭为载体制备双功能氧电极.以X射线衍射分析(XRD)、环境扫描电子显微镜(ESEM)、比表面积分析(BET)、光电子能谱(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)等表征合成产物.XRD结构分析表明当柠檬酸与硝酸镧、硝酸镍摩尔比大于1:1:0.4时得到了钙钛矿单相.采用三电极体系测试了氧电极的阴极极化和阳极极化的稳态极化曲线.结果表明,柠檬酸摩尔比对LaNiO3催化剂的电催化性能有显著影响,其中摩尔比为1:1:0.6和1:1:3.0时的双功能电催化活性最好.     

铝-空气电池钙钛矿型氧电极的研究

制备La0.6Ca0.4CoO3钙钛矿型氧化物作为铝-空气电池氧气还原的催化剂,并对此催化剂做了X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)等结构测试.研究掺杂不同化合物对氧电极性能的影响.测定催化电极在6 mol/L KOH中的阴极极化曲线,并且组装成铝-空气电池,来考察电极的电化学性能.结果表明:钙钛矿型氧化物La0.6Ca0.4CoO3掺杂金属氧化物即混合催化剂是一种良好的催化剂,有利于促进阴极的氧气还原,改善电极的电化学性能.     

制备条件对钙钛矿氧化物催化性能影响的研究

研究了在不同条件下制备的钙钛矿复合氧化物在6mol·L-1KOH溶液中在碳电极上对氧还原反应的催化效果。通过极化曲线方法对电极的性能研究发现,钙钛矿在经过冷冻-高温处理或者超声波分散处理后对氧还原(ORR)反应的催化效果加强。借助交流阻抗方法对上述不同条件下制备的钙钛矿氧化物的催化机理进行了研究,认为通过冷冻-高温和超声波分散等后处理,钙钛矿催化剂与活性炭载体的接触更好,增加了电极的实际反应面积,加快了反应物和生成物的扩散速度。     

钙钛矿型双功能氧电极催化剂的研究进展

双功能氧电极由于其在燃料电池、金属 空气电池、碱性水电解工业中的应用,长期以来一直是电化学领域中的研究热点。介绍了钙钛矿型双功能氧电极催化剂的晶体结构特点、常用的制备方法,以及在催化氧气还原反应和氧气析出反应的电催化机理等方面的研究进展概况,并对该类型催化剂及其在双功能氧电极中的应用进行了展望。     

新型纳米晶双功能氧电极的研究

合成了系列新型纳米晶钙铁矿型双功能氧电极催化剂La0.6Ca0.4CiO3,La1-xSrxNi1-xCoxO3(x=0,0.05;y=0,0.1),经XRD表征催化剂均为钙钛矿单相.考察了不同催化剂对氧还原和氧析出反应的电催化活性.结果表明,纳米级钙铁矿型催化剂LaNi0.9Co.1O3和La0.95Sr0.05Ni0.9Co0.1O3具有良好的氧还原催化活性,而La0.95Sr0.05Ni0 9Co0.1O3和La0.6Ca0.4CoO3的氧析出催化活性较高.     

钙钛矿型催化剂LaNi_(0.8)Co_(0.2)O_3性能的改进

通过改进的溶胶-凝胶法制备了钙钛矿型氧化物LaNi0.8Co0.2O3,研究了煅烧温度对催化剂的影响.采用XRD、SEM对催化剂的结构和表面形貌进行了分析;用极化曲线、恒流放电曲线研究了催化剂在7 mol/L KOH中的电化学性能.采用改进的溶胶-凝胶法,在500 ℃下煅烧制得的催化剂团聚最小,且电化学性能最好.当电极电位为-0.4 V(vs. Hg/HgO)时,氧还原的电流密度为230 mA/cm2.     

不同氧浓度下城市污泥燃烧特性及动力学分析

通过热重分析研究了污泥在不同氧体积浓度下(20%、30%、50%、70%、90%)的燃烧动力特性。研究表明氧浓度对污泥燃烧的影响发生在氧浓度≤50%且温度高于380℃的范围。在氧浓度影响范围内,随着氧浓度增大,微分热重曲线逐渐向低温端偏移,最大反应速率增大,其对应温度减小,燃尽温度减小,综合燃烧性能提高。燃烧动力特性分析表明,提出的污泥燃烧连续动力学模型适用于不同氧浓度,模型结果与实验结果吻合较好,并分析指出反应级数n、活化能E和指前因子A均不受氧浓度的影响。     

纳米级掺杂LaNiO3的氧还原性能

用溶胶-凝胶法制备双功能氧电极纳米级催化剂La0.6Ca0.4CoO3,LaNiO3,LaNi0. 9Fe0.1O3,L80.95Sr0.05Ni0 9Fe0.1O3,用XRD技术对催化剂进行表征,并采用稳态极化曲线考察不同催化剂的氧还原催化活性.结果表明,纳米级钙铁矿型催化剂LaNi0.9Fe0.1O3和La0.95Sr0.05Ni0 9Fe0.1O3具有良好的氧还原催化活性.     

Preparation and Characterization of PZT films Fabricated on Si Substrate

Lead zirconium titanate (PZT) films (Zr/Ti=45:55) with a high dielectric constant are prepared successfully on the low-resistance Si substrate in sol–gel dip-coating process with PT film used as the buffer layer. The dielectric and ferroelectric properties of the films as well as the relationship between crystallization and preparing condition are studied. It is shown that the PZT ferroelectric thin films with a (110) preferred orientation and a well-crystallized perovskite structure could be obtained after annealing at 800°C for 15 min. The particle size of the sample is about 14–25 nm. The P–E hysteresis loops are measured by means of the Sawyer-Tower test system with a compensation resistor at room temperature. The remanent polarization (P _r) and coercive electric field (E _c) of the measured PZT thin films are 47.7 μC/cm² and 18 kV/cm, respectively. The relative dielectric constant ε _r and the dissipation factor tgδ of the PZT thin films were measured with an LCR meter and were found to be 158 and 0.04–0.005, respectively. Translated from “Preparation and Characterization of PZT Films Fabricated on Si Substrates” published in Chinese Journal of Semiconductors, 2004, 25(4): 404–409 (in Chinese)     

纤维增韧提高载氧体抗磨损性实验研究

载氧体作为化学链燃烧技术中的关键环节,对其性能的研究具有重要意义.铁基载氧体由于其热力学性能良好、环保、储量丰富及价格低廉等优点,被认为最具工业应用前景的一类载氧体,但是目前其抗磨损性差、寿命短的问题极大限制了在化学链燃烧技术中的应用.基于纤维增韧陶瓷材料技术,设计载氧体在不同工况下的磨损测试实验,研究Al2O3纤维对...     

压电陶瓷的制备与特性研究

研究了不同的制备工艺对BaTiO3纯相的影响以及钛锆酸钡陶瓷的特性。实验结果表明 :在 10 0 0℃以上条件下制备的BaTiO3陶瓷的相组成较为单一。 110 0℃条件下制得的纯相BaTiO3比在 10 0 0℃条件下的钙钛矿型结构较好 ,c/a较大。适量掺Zr可控制晶体的四方度和有害的焦绿石相的含量 ,可改善其性能     

燃煤过程中氧含量对可吸入颗粒物形成及排放特性影响的研究

通过对两种烟煤在沉降炉内的燃烧试验,研究了不同氧气量对可吸入颗粒物的生成量、元素成分及形成机理的影响。试验条件为:煤粉粒径包括小于63μm和63～100μm两种,燃烧温度在1250℃,炉内燃烧气氛包括氧含量20%和50%两种。试验采用低压撞击器(LPI)按不同粒径大小从0.03～10μm共分为13级,分别采集燃烧后的可吸入颗粒物。试验结果显示:两种粒径煤粉燃烧后超微米颗粒物(PM1-10)排放量都随氧含量增加而显著增加,小粒径煤粉的增加更多;在亚微米颗粒物(PM1)中,其主要构成元素S随氧含量增加而显著减小,元素Fe、Si和Al随氧含量增加而显著增加,其中Si元素增加幅度最大;而在超微米颗粒(PM1-10)中,元素S随氧含量增加而少量减小,其主要构成元素Fe、Si和Al随氧含量增加而少量增加;相比较而言,氧含量变化对亚微米颗粒物的元素构成影响比超微米颗粒物大。     

煤焦N向NO转化规律的试验研究

在堆积燃烧状态下采用水平管式炉反应器研究不同反应条件及燃料特性对焦炭N向NO转化的影响。试验结果表明:随着石英砂/煤焦质量混合比的增大,NO转化率起初显著增加,随后维持不变,主要由于石英砂的混入削弱了NO的二次还原反应。850~1 050℃温度范围内,随着反应温度的升高焦炭NO转化率先增大后减小。2%~20%氧浓度下,1 050℃进行燃烧时,10%氧浓度下焦炭NO转化率达到最大。焦炭与O2的反应发生在焦炭表面时,NO还原反应减弱,NO转化率较高,同时反应温度升高到一定程度时,NO还原反应速率增加明显。煤焦表面反应煤阶和含氮量越高,焦炭NO转化率越高,并且煤焦表面含氮官能团同样影响焦炭NO的释放。     

氧量对典型生物质燃烧特性的影响

采用热重-质谱联用仪对稻秆、玉米秆和玉米芯3种生物质的燃烧特性进行了实验研究,讨论了氧量对其燃烧特性的影响,提出采用相对失重速率来描述其燃烧特性指数。结果表明：氧量对燃烧模式有一定的影响。稻秆和玉米芯燃尽温度受氧量影响明显,而玉米秆则相反。对于同一种生物质,随着氧量的增加,综合燃烧特性指数增大,各气体析出温度范围减小,析出终温增大,氧量对3种生物质主要燃烧气体产物析出的影响程度依次为：稻秆>玉米芯>玉米秆。3种生物质的燃烧过程可采用2段1级反应模型来很好地描述,在不同氧量条件下,3种生物质的燃烧活化能E与指前因子A存在动力学补偿效应。