脉冲火花放电等离子体能源转化的现状和挑战

“3060双碳”目标约束下,预计2050年中国以风能、水电、太阳能为主要能源的可再生电力占比将超过60%,直接利用可再生电力制备化学品将成为重要发展趋势。基于可再生电力驱动等离子体技术的能源转化是最具可能性的潜在途径之一,多种气体放电形式的低温等离子体能源转化技术颇受关注。概述了脉冲火花放电等离子体在固氮、CO₂转化、CH₄裂解、高碳烃裂解等多种能源转化反应中的应用进展和技术难题,探讨了快脉冲放电中引导气体击穿机制、气体快速加热机制、通道膨胀效应、链式自由基化学反应等物理化学过程,并提出了利用等离子体诊断手段(条纹相机、场致激光二次谐波,激光诱导荧光、相干反斯托克斯拉曼散射等)和耦合模拟仿真方法(PIC-MCC、流体、反应动力学模型)揭示高能电子、发光图像、空间电场、关键自由基和振动态的演化过程。     

考虑寄生电感的谐振开关电容变换器电压尖峰抑制

基于碳化硅(SiC)器件的谐振开关电容变换器(RSCC)因其软开关特性,适用于高频、高功率密度的场合.但是较高的工作频率使其对线路寄生参数较敏感,易造成开关器件的电压尖峰问题.通过分析RSCC叠层母排模型,该文建立含有寄生电感的等效电路,研究寄生电感对电路运行模态的影响,并推导开关器件电压峰值与寄生电感之间的关系.在此基础上,提出优化叠层母排结构和吸收电容的电压尖峰抑制方案,仿真及实验结果验证了该文电压尖峰抑制方案的有效性和可行性.     

多超声振子作用下气泡动力学数值模拟

超声对强化吸收制冷循环中发生器内溴化锂水溶液沸腾传热有重要意义,目前开展的相关研究较少,尤其多超声振子气泡动力学方面的理论尚未报道。为探究振子数量对溶液空化特性的影响,构建多振子气泡动力学模型,以纯水为例验证了模型准确性,探讨了不同影响因素对溶液空化特性的影响。模拟结果表明：总声强为1 W/cm²,振子数量由1增加至5时,空化气泡最大半径增加了44.12%,振子数量达到24～25个时,气泡最大半径增加率仅为1%;发生压力对空化效应的影响随着振子数量的增多而增大,单振子在吸收制冷系统的真空发生器更易产生稳态空化,而多振子更易在真空发生器内产生瞬态空化;多振子频率均匀度越小,空化强度越大,声强均匀度对空化强度的影响可忽略。     

新型微发泡气体注射器注气过程可视化研究

气体注射器是微发泡注塑过程中一个重要装置,本文研究了新型气体注射器的注气过程,通过高速摄像和计算机数据采集系统采集的压力曲线分析注气过程,发现气体从气体注射器进入可视化装置时呈分散状态,有利于在微发泡过程中气体与熔体的分散混合。通过压力数据计算注气流量并配合高速摄像图像分析发现,注气压差和初始水压对注气流量影响很大。通过研究注气过程和注气量,发现新型微发泡气体注射器注气过程稳定可控,可用于微发泡注塑实验。     

集群LED路灯谐波与超高次谐波的发射特性研究

随着节能降耗的环保政策的快速落实,发光二极管(LED)路灯已经成为低压配电网中一类重要的非线性负荷.LED路灯的驱动电路常采用升压型功率因数校正(Boost-PFC)技术,功率因数高,但是高频率的开关管的通断会产生40次以上的超高次谐波,功率因数校正(PFC)技术调制死区的存在也会导致网侧电流出现低次谐波.从理论上分析了基于Boost-PFC型的集群LED路灯的网侧谐波和超高次谐波特性,并通过仿真和实际测试的结果证明了理论分析的准确性.     

AgNO3浓度对SPE电极镀覆纳米Ag的影响

采用浸渍还原法(I-R法)在Nafion离子膜上镀覆纳米Ag,并就AgNO3浓度对SPE电极镀覆纳米银的影响作了研究.研究表明采用I-R法可制得细致Ag镀层,有效增加Ag的分散度及电极的真实面积.在还原剂浓度为0.1mol·L-1,浸渍还原温度均为50℃及浸渍还原时间分别为40 min,60 min的条件下,调节浸渍液AgNO3浓度至3.5 mmol·L-1时,可获得致密、均匀的纳米级Ag/SPE电极.同时验证砂纸糙化的预处理有利于增加Ag的负载和附着力,有利于提高Ag催化层的有效面积.     

应力对SnPb基复合钎料钎焊接头蠕变性能的影响

采用搭接面积为1mm^2的单搭接钎焊接头，研究了恒定温度下，应力对纳米颗粒增强的SnPb基复合钎料钎焊接头的蠕变寿命的影响。结果表明，纳米颗粒增强的SnPb基复合钎料的蠕变抗力优于传统SnPb钎料。同时钎焊接头的蠕变寿命随应力增加而降低，且应力对复合钎料钎焊接头蠕变寿命的影响较传统63Sn37Pb钎料明显。     

纳米Ir／SPE电极的制备及其影响因素

首次选用镍作为中间催化剂,采用吸附还原成长法制备纳米Ir/SPE电极,并就镀浴温度和pH值、H2IrCl6浓度、NaBH4与H2IrCl6配比对电极制备的影响作了深入研究。研究表明:采用吸附还原成长法,以Ni作为中间催化剂,浓度为22mmol·L-1NaBH4与浓度为6mmol·L-1H2IrCl6的混合液作为镀浴,亦即NaBH4与H2IrCl6配比为3.6,pH值为8,镀浴温度为40℃,镀浴时间为24h的条件下,循环镀覆3次,可获得致密、均匀,具有良好电解性能的纳米级Ir/SPE电极。     

离心铸造大口径球铁管用复合功能型脱硫剂的研制

为使硫量波动的高炉铁液能适应大型离心铸造球铁铸管生产,研制了一种成本较低廉、添加操作简单的复合功能型脱硫剂。其主要组分包括强脱[S]去[O]材料钝化镁粒、碳化钙,增加石墨核心元素Zn和膨胀集渣材料珍珠岩,以及能抑制反球化作用和净化铁液的材料等。采用冲入法进行球化处理,这种脱硫剂覆盖在球化剂和孕育剂上,使用方法简单,效果良好。     

超声表面机械研磨处理对6061铝合金FSW接头疲劳行为的影响

利用超声表面机械研磨处理(USMGT)方法对6061-T6铝合金搅拌摩擦焊(FSW)接头进行了表面晶粒细化处理,采用光学显微镜、显微硬度仪、扫描电镜等测试手段,对接头组织、力学性能及疲劳性能进行了分析。结果表明,USMGT处理后焊接接头表面形成了包含大量细化晶粒的梯度细晶层,表面细晶层的形成使接头表面硬度得到提高;接头的宏观断裂位置在热机影响区(TMAZ)和热影响区(HAZ)之间,滚压处理强化试样表层,FSW接头内部TMAZ和HAZ之间出现的软化现象无法消除,相比其他区域,该部分依然是疲劳薄弱区,承受载荷时微观裂纹源萌生位置由表面向内部迁移;滚压处理会使表层引入残余压应力,从而使得接头的疲劳性能得到提高,当应力幅值为150 MPa时,USMGT后的接头疲劳寿命达到未处理的3. 5倍。