Na2SO4·10H2O共晶盐的热化学研究

采用微量量热法 ,利用Calvet低温微量量热计对Na2 SO4·10H2 O共晶相变畜冷材料进行热化学研究的工作。在不同实验条件下 ,本研究测定出材料的相变热为 118 19J/ g ,固体平均比热容为 5 5 6J/gK-1,液体平均比热容为 14 38J/ gK。测试结果还表明 ,随着悬浮剂的加入 ,材料的相变热增大 ;所测得的升温DSC曲线的相变热略高于降温过程的相变热 ,本研究还测得了材料 4 5℃ ,5 5℃ ,6 5℃和 7 5℃下的等温DSC数据。以Avrami方程作数据处理的结果表明 ,该方程可以良好地描述该体系的结晶过程。温度的降低 ,成核剂适量加入 ,都将导致Avrami方程速率常数逐渐增大。数据处理解得过程的活化能为 95 3 6kJ/mol,数值为 2 32～ 2 4 3的Avrami方程时间指数表明该体系的结晶过程应为三维依热成核机理 ,显微照相的图象结果亦证实了这一结论。本研究表明了以微量量热法进行新型的相变蓄冷材料的研究与开发的有效性     

相变储热材料Na2SO4·10H2O的过冷和相分离研究

Na2SO4.10H2O具有较高的相变潜热、良好的导热性能以及合适的相变温度,是比较理想的相变储热材料,具有广阔的应用前景。Na2SO4.10H2O存在过冷和相分离两个致命点亟需解决,有效克服过冷和相分离现象将大大提高无机水合盐的储热性能,延长使用寿命。本文对前人关于过冷和相分离现象的解决方案进行综述,在此基础上提出新的有效解决方案。     

用于太阳能热发电站的Na_2SO_4基相变储热材料的制备研究

膨胀珍珠岩具有较好的吸附性能,利用膨胀珍珠岩作为封装基体能够降低Na_2SO_4的泄漏风险。文章以膨胀珍珠岩和Na_2SO_4为原料,制备了一种新型的相变储热材料,然后通过实验分析了该相变储热材料的储热性能、热稳定性等。分析结果表明:膨胀珍珠岩能够吸附大量的Na_2SO_4,并且可以将Na_2SO_4输送至其空腔结构内,形成相变储热材料;热循环期间,相变储热材料中的Na_2SO_4不会泄露,也不会与膨胀珍珠岩发生反应;热循环1 000 h后,相变储热材料的质量、相变潜热分别仅减少了4.60%,7.70%。     

复合相变材料蓄冷箱的保温性能研究

为了提供医学用品在冷链运输过程要求的低温环境,解决相变材料易泄露和导热系数低的问题,采用熔融共混法制备由十四烷、烯烃嵌段共聚物(OBC)和膨胀石墨(EG)组成的复合相变材料(CPCM)。利用复合相变材料制备蓄冷箱,利用COMSOL软件建立三维数值模型,并对其保温性能进行分析。结果显示：将复合材料应用于蓄冷箱中可以维持2～8℃的温度区间350 min,环境温度为37℃时,蓄冷箱内2～8℃的温度区间也可保持220 min。无源CPCM蓄冷箱系统在高温下也具有较好的保温能力,能够满足短途冷链运输的要求。     

Na_2SO_4·10H_2O-NaCl贮热体系的DSC研究

用DSC法测定了新制备的Na_2SO_4·10H_2O-NaCl均匀固态物质的熔化热及经均匀化处理后该物质的熔化热,并从相平衡和结晶机理讨论了文献报道的初始熔化热值较低的原因。     

一种新型蓄冷储热复合相变材料及其应用北大核心CSCD

采用热塑性弹性体SEPS/OP10E C-PCMs通过物理交联机理,熔融共混法制备得到一种可形变,力学性能较强,可浇筑塑形的定型复合相变材料SEPS/OP10E C-PCMs。加入SEPS/OP10E-PEG 2000加强力学性能,探明了物理交联机理以及力学性能增强机理。实验借助多种测试表征手段如差示扫描量热法(DSC)、综合热分析法(TG)、拉力-应力测试等,探究其储热性能、热稳定性及力学性能等。测试结果表明,SEPS/OP10E-PEG 2000具有较高的潜热值,且50次加热-冷却循环后无石蜡泄漏,热稳定性良好,且最大拉伸率为652.3%,力学性能较强。并将这种具有浇筑塑形的SEPS/OP10E-PEG 2000应用于蓄冷箱中,其可在7~9℃温度下维持2.6 h之久。这种新型具有浇筑性能且各项热特性较强的复合相变材料在冷链运输中降低了储热材料的空间占比,使蓄冷箱精准控温能力和保冷性能增强的同时有效节约了冷链运输空间。     

具有Na_2CO_3·10H_2O相变材料的太阳能混合墙体的烟囱效应

通过利用配有调压器的电热设备模拟太阳光源,对附有1 cm厚的Na2CO3·10H2O相变材料的太阳能混合墙体烟囱效应进行实验研究,讨论并分析在Na2CO3·10H2O蓄热效应作用下,光照强度对蓄热层两侧温度场、烟囱通道内温度场、速度场分布情况的影响及其对烟囱所诱导的自然通风量和空气得热量的影响。实验结果表明,蓄热层的平均温度随时间一直升高,但两侧的温差随时间的增加不断减小,随电压的升高而不断增大;通道内空气温度、平均风速以及自然通风量均在加热开始后大约1 h内升高到某一值继而趋于稳定,且电压越大,其值越大;通道内空气得热量增量在加热开始的1 h内先急剧上升后急剧下降,最终稳定在零附近,且电压越大,得热量增量的峰值越大。蓄热层的作用使整个系统处于相对较低的温度,并且烟囱排风温度下降,空气得热量减少,有利于节能,蓄积的热量可作为没有光照时烟囱效应的动力。     

H_2O和N_2对CO预混燃气熄火特性的影响

针对以CO为主要可燃成分的低热值燃气,设计加工了平口烧嘴装置。在该装置上进行了CO与CH4预混熄火特性的对比实验;考察了H2O,N2对CO预混火焰熄火特性的影响。结果表明:与CH4相比,CO点火困难,稳定燃烧范围更窄;随着N2添加比的增大,熄火当量比逐渐增大;添加适当比例的H2O能够提高预混火焰的稳定性。采用CHEMKIN软件对在实验气体中添加不同比例H2O的层流火焰速度和敏感性系数进行了模拟计算,对比实验熄火特性曲线和层流火焰速度变化曲线,发现两者变化趋势相近,并且均在H2O的添加比例为3%~15%时出现极值点。     

H_2O对CO在0.5%PdZrO_2/γ-Al_2O_3上催化燃烧特性的影响

以0.5%PdZrO_2/γ-Al_2O_3为催化剂,在所搭建的比例积分微分控制(PID)多功能实验装置上进行CO催化燃烧基础特性实验,分析了H_2O对CO转化率的影响,以及H_2O体积分数的变化对CO转化率和CO催化燃烧反应时间的影响.结果表明:H_2O的加入大幅提升了CO在催化剂上的起燃温度和燃尽温度,增大了CO催化燃烧反应所需的活化能,且随着H_2O体积分数的增大,CO起燃温度和燃尽温度逐步升高;CO转化率随H_2O体积分数的增加逐渐降低;CO反应稳定所需时间随H_2O体积分数的增大而增加;H_2O的存在降低了催化剂的活性,抑制了催化燃烧的进行.     

NiFe2O4为载氧体的生物质半焦化学链燃烧热力学模拟研究

本文建立了以铁酸镍（NiFe2O4）为载氧体的生物质半焦化学链燃烧模型,利用HSC Chemistry 5.0软件对生物质半焦和NiFe2O4载氧体之间的化学链燃烧反应进行了热力学计算,模拟载氧体被半焦还原以及载氧体被空气氧化两个步骤的氧化还原过程,得到燃料反应器的优化操作参数为：载氧体和生物质半焦的摩尔比（O/BC）为1.5,燃料反应器的温度为800℃。热力学分析显示,NiFe2O4在化学链燃烧反应中是按照NiFe2O4→Ni-Fe2O3→ Ni-Fe3O4→Ni-FeO→Ni-Fe的顺序逐级被还原的。氧化过程的模拟说明,在空气气氛中,失去的晶格氧可以恢复到初始的程度,而实验手段得到的氧化产物的X射线衍射图则证明,通过氧化,被还原的载氧体可以大部分恢复到NiFe2O4尖晶石结构。     

B、Cr共掺杂K2La2Ti3O10光催化分解水制氢的性能

采用溶胶-凝胶法制备了B、Cr单独掺杂和共掺杂K2La2Ti3O10光催化剂,以CH3OH为牺牲试剂,500W氙灯辐射下进行光催化分解水反应,通过检测产氢量评价催化剂的催化性能,并通过XRD、UV-Vis漫反射吸收光谱(DRS)、XPS等技术对其进行表征.结果表明,Cr掺杂K2La2Ti3O10扩大了光谱吸收范围,吸收光红移至可见光区(λ＞400hm),光催化制氢活性显著提高.B、Cr共掺杂K2La2Ti3O10,共掺杂离子表现出良好的协同作用,进一步加强了对可见光的响应,降低了K2La2Ti3O10表面的晶格氧含量,有利于抑制光生电子-空穴对的再复合,从而大大提高了光催化分解水制氢活性.     

基于纳米CoFe2O4的高选择性催化发光乙醚气体传感器

采用水热法制备纳米材料CoFe2O4,发现乙醚在其表面产生发光现象,据此开发用于检测乙醚气体的催化发光传感器.在优化条件下,催化发光强度与气体浓度线性范围在30～1200 mg/L时,呈现良好的线性关系(R2=0.9905),对乙醚检出限达到5.5 mg/L.对甲醛、乙醇、甲苯等10种常见挥发性有机物进行反复测试,发现...     

纳米Fe2O3和纳米Fe3O4水泥基材料的力学性能与作用机理

为研究纳米Fe_2O_3和纳米Fe_3O_4对水泥基材料的改性作用,通过物理试验分析纳米Fe_2O_3和纳米Fe_3O_4对低水胶比水泥基材料力学性能、耐久性及渗透性的影响,并分析其作用机制。结果表明,0.5%～4.0%纳米Fe_3O_4和纳米Fe_2O_3能降低低水胶比水泥基材料的扩展度和坍落度,分别降低了1.38%～9.66%/3.45%～16.55%和2.33%～18.60%/4.65%～37.21%,纳米Fe_2O_3对水泥基材料扩展度和坍落度的影响是纳米Fe_3O_4的1.7～2.5、1.8～2.0倍。0.5%～4.0%纳米Fe_2O_3和Fe_3O_4能提高水泥基材料的抗折/抗压强度和渗透性能,掺量分别以0.5%和1.0%为宜,但纳米Fe_2O_3对水泥基材料抗折/抗压强度和渗透性能的改性作用优于纳米Fe_3O_4。综合来看,由于纳米材料具有比表面积大和吸附性强等特点,既能改善水泥基材料的流动性,还能细化水泥基材料孔结构和促进水泥水化的作用。因此,纳米Fe_2O_3和纳米Fe_3O_4能在一定程度上改善低水胶比水泥基材料的力学性能和耐久性。     

石墨烯包封Na3V2(PO4)3用作钠离子电池负极材料的电化学性能探究

具有三维网络结构的NASICON型Na₃V₂(PO₄)₃材料,由于其稳定的电压平台,较高的理论容量(117 mA·h/g),被视为一种具有良好应用前景的钠离子电池负极材料。采用溶剂热和进一步热处理的方式,获得石墨烯包封Na₃V₂(PO₄)₃的复合材料[Na₃V₂(PO₄)₃/G],有效提高了Na₃V₂(PO₄)₃的电子导电性。在0.01～3.00 V电压区间,0.2 C倍率进行测试时,Na₃V₂(PO₄)₃/G复合材料在230圈循环后,其放电比容量保持在100.9 mA·h/g,容量保持率高达68.4%,即使在5 C倍率,其放电比容量仍可达65.2 mA...     

Nb掺杂Na_(3)V_(2)O_(2)(PO_(4))_(2)F空心微球钠离子电池正极材料的制备与性能北大核心CSCD

Na_(3)V_(2)O_(2)(PO_(4))_(2)F(NVOPF)具有较稳定的聚阴离子结构、较高的工作电压和理论比能量,是一种具有良好应用前景的钠离子电池正极材料。但该材料在合成过程中易发生不规则团聚,且本征电导率低,导致材料的实际比容量较小,倍率性能和循环性能有待提高。通过离子掺杂以及合成具有微纳结构的材料可以有效提高这类材料的结构稳定性和电导率。本工作首次报道了多元醇辅助水热法合成具有空心微球结构的Nb5+掺杂NVOPF[NVNOPF,Na_(3)V_(2-x)NbxO_(2)(PO_(4))2F(0≤x≤0.15)]材料。所制备的NVOPF和NVNOPF是尺寸为0.7~1.0μm的具有中空结构的微球。可以发现微球由尺寸小于100 nm的纳米颗粒组成。纳米颗粒缩短钠离子的扩散距离,并且缓冲了由于钠离子的嵌入/脱出所导致的体积变化,提高了材料的循环稳定性。同时,掺杂Nb5+增大了NVOPF的晶格参数,增大了Na+扩散通道,将Na+在NVOPF中的固相扩散系数由Na_(3)V_(2)O_(2)(PO_(4))_(2)F的6.46×10^(-16)cm^(2)/s提高至Na3V1.90Nb0.10O2(PO_(4))_(2)F的3.52×10^(-15)cm^(2)/s。Na_(3)V_(1.90)Nb_(0.10)O_(2)(PO_(4))_(2)F材料以0.1 C倍率放电,首次放电比容量达126.4 mAh/g;以10 C倍率放电,初始比容量为98.1 mAh/g,500周循环后的容量保持率为95.2%,明显优于未掺杂材料的66.8%。研究结果显示掺杂Nb5+的空心球形微纳结构有效提高了NVOPF材料的电化学性能和循环稳定性。