检索结果-内蒙古大学图书馆

化工进展 2024年第8期43卷 4490-4505页

作者：马广鑫李伟曼周欣陈运法中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049 中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京100049

环境中蕴含着大量的低品位能,利用这种绿色能源开发离网分散式发电系统是补充日常用电的有效途径之一。湿气发电技术是一种利用功能材料与湿气相互作用从中收集能量的技术,近年来受到广泛关注和研究。本文回顾湿气发电技术发展历程,从... 详细信息

环境中蕴含着大量的低品位能,利用这种绿色能源开发离网分散式发电系统是补充日常用电的有效途径之一。湿气发电技术是一种利用功能材料与湿气相互作用从中收集能量的技术,近年来受到广泛关注和研究。本文回顾湿气发电技术发展历程,从湿气与发电材料的相互作用原理出发,汇总讨论了目前湿气发电机理的主流解释,包括离子扩散和流动电位等,并介绍了相关的验证工作;整合分析了吸湿发电层材料及其优势与不足,总结归纳了湿气发电机的结构及潜在应用领域;随后阐述了提高湿气发电机能量转换效率和输出功率的方法;最后,对湿气发电技术面临的主要挑战,提出了一些建议以解决存在的问题。湿气发电技术的不断发展将为绿色能源领域带来新的可能性,并推动离网分散式发电系统的可持续发展。

关键词：湿气发电湿电效应离子扩散流动电位清洁能源

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火焰合成法制备TiO_(2)的燃烧发生器研究进展

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化工进展 2022年第1期41卷 17-29页

作者：孙通许东东宋民航靳星黄云中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

火焰合成法是指前驱物在燃烧器中经过一系列复杂的物理化学反应过程得到产物纳米颗粒的方法,具有一步合成的优点,是现代工业规模化制备高性能材料的一种重要方法。火焰合成过程机理涉及物质的相态变化、颗粒生长团聚和热量质量交换等复... 详细信息

火焰合成法是指前驱物在燃烧器中经过一系列复杂的物理化学反应过程得到产物纳米颗粒的方法,具有一步合成的优点,是现代工业规模化制备高性能材料的一种重要方法。火焰合成过程机理涉及物质的相态变化、颗粒生长团聚和热量质量交换等复杂过程,探究火焰合成过程是实现产物颗粒调控的关键。本文对火焰合成过程中的关键部分,如前驱物、为合成过程提供高温氧化环境的燃烧器、产物颗粒等进行分析,阐述了火焰气溶胶技术中颗粒的生长及转变路径、不同燃烧器的结构及其温度场、流场特点,并分析了不同燃烧器合成的纳米TiO_(2)进行了粒径及晶型特点的研究进展。指出火焰合成TiO_(2)生长机理和形态调控的基础研究对工业制备钛白粉具有指导意义。

关键词：火焰合成纳米材料二氧化钛燃烧器

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离子液体电沉积

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中国科学：化学 2023年第10期53卷 2008-2026页

作者：钟声宋婷张钰瑞李垚赵炜珍刘瑞霞张锁江中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室离子液体清洁过程北京市重点实验室多相复杂系统国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

离子液体具有电化学窗口宽,热稳定性良好和结构性能可调等独特的物理化学性质,是一种有着广阔应用前景的电沉积介质.本文介绍了离子液体电沉积的发展历程、典型的离子液体电沉积体系结构组成及其中的重要科学问题,并综述了近15年来离子... 详细信息

离子液体具有电化学窗口宽,热稳定性良好和结构性能可调等独特的物理化学性质,是一种有着广阔应用前景的电沉积介质.本文介绍了离子液体电沉积的发展历程、典型的离子液体电沉积体系结构组成及其中的重要科学问题,并综述了近15年来离子液体电沉积的研究进展.本文详细介绍了五种不同类型离子液体中金属/合金的电沉积过程,包括卤素金属酸盐型离子液体、空气和水稳定型离子液体、低共熔溶剂、含金属阳离子型离子液体和质子型离子液体,并且系统概述了调节因素如沉积条件(电流密度、沉积模式、沉积时间、温度)和电解质成分(阴离子、阳离子、金属盐、添加剂、水分)对于沉积物形貌、组成、微观结构和性质的影响规律.之后,重点介绍了离子液体在半导体电沉积中的研究进展.最后,指出了目前离子液体电沉积在基础理论和技术研究中面临的挑战,并展望了其未来在电子信息领域的发展前景.

关键词：离子液体低共熔溶剂电沉积金属半导体

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循环流化床相似准则及数值验证

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过程工程学报 2024年第3期24卷 326-337页

作者：谢劲超张楠范天博刘新华沈阳化工大学化工学院辽宁沈阳110142 中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室北京100190

基于适用于同一装置的Shi相似准则和适用于不同装置的Horio相似准则,本研究提出了不受颗粒直径与反应器直径比限制的循环流化床流动相似准则。通过数值模拟方式验证了已有Shi准则在同一装置中的适用性,同时也是对所采用数值模型的验证,... 详细信息

基于适用于同一装置的Shi相似准则和适用于不同装置的Horio相似准则,本研究提出了不受颗粒直径与反应器直径比限制的循环流化床流动相似准则。通过数值模拟方式验证了已有Shi准则在同一装置中的适用性,同时也是对所采用数值模型的验证,随后在不同比例装置中对本研究所提出的相似准则进行了模拟。对不同比例装置中气速变化、颗粒直径变化以及气速和颗粒直径同时变化的工况进行模拟,结果表明所提出的相似准则在固相浓度轴向分布、固相浓度径向分布和无因次速度径向分布上具有相似性,进一步通过压力波动特征探讨了宏观相似下的介观分布特征。

关键词：循环流化床相似准则颗粒佛罗德数 EMMS曳力系数数值模拟

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碳中和背景下生活垃圾生物质炭的利用—低NO_(x)解耦燃烧

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燃料化学学报（中英文） 2023年第8期51卷 1165-1172页

作者：王欣坤张洁涵陈兆辉樊惠玲余剑高士秋太原理工大学煤炭清洁高效利用国家重点实验室山西太原030024 中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室北京100190

乡镇生活垃圾的碳、氮含量较高,直接燃烧造成大量CO_(2)和NO_(x)的排放,通过热解后的生物质炭可以将燃烧烟气中的NO还原为N_(2),利用碳资源的同时,可以降低NO_(x)的排放。以乡镇生活垃圾中四类(纸类、橡塑类、木竹类和纺织类)六种典型... 详细信息

乡镇生活垃圾的碳、氮含量较高,直接燃烧造成大量CO_(2)和NO_(x)的排放,通过热解后的生物质炭可以将燃烧烟气中的NO还原为N_(2),利用碳资源的同时,可以降低NO_(x)的排放。以乡镇生活垃圾中四类(纸类、橡塑类、木竹类和纺织类)六种典型组分作为实验原料,在固定床反应器上进行热解与解耦燃烧实验,在低碳排放的基础上,考察解耦燃烧对乡镇生活垃圾燃烧时NO_(x)排放的抑制作用。结果表明,当热解温度为700℃,物料粒径为1.6-2.5 mm时,热解气中还原性气体浓度较高,生物质炭对NO的还原率达到60%以上。与传统燃烧和空气分级燃烧时N转化率相比,解耦燃烧的NO_(x)减排率分别为44.1%和18.1%,具有明显控制NO_(x)排放效果。因此,基于热解的乡镇生活垃圾解耦燃烧是一种有效控制NO_(x)排放的方式,有利于乡镇生活垃圾的清洁高效转化与利用。

关键词：乡镇生活垃圾热解生物质炭解耦燃烧 NO_(x)排放

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碳纤维增强聚合物基复合材料界面特性研究进展

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材料导报 2023年第20期37卷 225-236页

作者：李美琪李晓飞王瑞涛聂林峰张润张冬海陈运法中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室北京100190 天津大学浙江研究院浙江宁波315201 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

与传统金属材料相比,碳纤维增强聚合物基复合材料(Carbon fiber reinforced polymer matrix composites,CFRPMC)在比强度、密度等方面优势明显,已广泛应用于机械制造、交通运输、航空航天等领域。除了碳纤维和聚合物基体,二者相互间的... 详细信息

与传统金属材料相比,碳纤维增强聚合物基复合材料(Carbon fiber reinforced polymer matrix composites,CFRPMC)在比强度、密度等方面优势明显,已广泛应用于机械制造、交通运输、航空航天等领域。除了碳纤维和聚合物基体,二者相互间的界面特性也对CFRPMC的理化性能有着重要影响,并成为复合材料技术领域倍受关注的研究热点。CFRPMC界面层是碳纤维与聚合物基体间的过渡区域,其受碳纤维表面特性、聚合物分子链极性等众多因素影响,目前尚不能对其直接定量、定性分析。但随着材料检测技术的进步,CFRPMC界面特性研究不断深入,相关技术如SEM、TEM、AFM、各种光谱、宏观表面分析和力学性能测试等已大量用于复合材料界面组成、结构形态和微观力学特性的研究。本文综述了碳纤维增强聚合物基复合材料界面特性研究的进展,详细论述了碳纤维和聚合物基体的界面理论、界面分析表征方法及界面性能的影响因素。通过对比与分析,总结了CFRPMC界面研究的最新进展,并对其未来的发展趋势进行了展望。

关键词：碳纤维复合材料界面表征

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耐磨球形Ni/Al_(2)O_(3)催化剂催化CO甲烷化反应的本征动力学

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过程工程学报 2024年第1期24卷 107-116页

作者：张烁关宇尤园江岳君容裴世红崔彦斌刘姣许光文沈阳化工大学化学工程学院辽宁沈阳110142 中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室北京100190

一氧化碳和氢气在催化剂作用下合成甲烷,常应用于煤制合成天然气、焦炉煤气制液化天然气和生物质合成气等领域,有利于我国能源结构优化。针对CO甲烷化的快速表面反应、强放热特性,相比固定床,采用微球型催化剂的流化床甲烷化技术在移热... 详细信息

一氧化碳和氢气在催化剂作用下合成甲烷,常应用于煤制合成天然气、焦炉煤气制液化天然气和生物质合成气等领域,有利于我国能源结构优化。针对CO甲烷化的快速表面反应、强放热特性,相比固定床,采用微球型催化剂的流化床甲烷化技术在移热和催化性能方面具有明显的技术优势。在前期开发的耐磨球形Ni/Al_(2)O_(3)催化剂的基础上,采用常压微分固定床反应器对其催化CO甲烷化反应本征动力学进行了研究,以揭示反应机理和路径。在消除内外扩散的前提下,通过控制催化剂装填量和反应气体的量,将出口CO转化率控制在15%以下,从而获得不同CO/H_(2)比和不同反应温度下的CH_(4)生成速率,采用幂指数型动力学模型和双曲线型动力学模型分别进行数据拟合。基于幂指数型动力学模型计算的动力学参数结果表明,随着反应温度从260℃升高至350℃,CO甲烷化反应活化能从145.99 kJ/mol逐渐降至123.54 kJ/mol,CO的反应级数由-1.22增加至0.34,H_(2)的反应级数由0.31增加至2.28。为了进一步分析反应机理,根据不同温度下CO和H2浓度对反应速率影响程度不同,基于双曲线型动力学模型假设不同温度区间内的速控步骤并根据实验结果推导出相应的双曲线型反应速率方程,发现260~280℃下H_(2)的解离、280~310℃下CO的加氢解离、310~350℃下碳中间体的进一步加氢分别为速控步骤时,R2大于0.99,表明甲烷化反应速度控制步骤随温度变化而发生改变。

关键词： Ni基催化剂甲烷化本征动力学速控步骤流化床双曲动力学模型

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二氧化锆空心微球制备技术的主要进展

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过程工程学报 2024年第6期24卷 627-635页

作者：李保强金化成丁飞王纯袁方利中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室北京100190 中国航空制造技术研究院高能束流加工技术重点实验室北京100024

二氧化锆空心球形粉末是制备隔热防护涂层的一种重要原料,其中粉末的特点决定了涂层的性能,高质量的二氧化锆空心球形粉末的制备成为行业关注的热点。本综述分析了二氧化锆空心微球的国内外研究现状,介绍了二氧化锆空心微球的主要制备方... 详细信息

二氧化锆空心球形粉末是制备隔热防护涂层的一种重要原料,其中粉末的特点决定了涂层的性能,高质量的二氧化锆空心球形粉末的制备成为行业关注的热点。本综述分析了二氧化锆空心微球的国内外研究现状,介绍了二氧化锆空心微球的主要制备方法,包括模板法、溶剂热法、喷雾干燥法和等离子体烧结法等,并对它们的优缺点进行了简要总结。模板法在ZrO2空心微球形貌的控制上表现出色,但是存在模板合成及后续去除过程繁琐等问题,并且对于制备工艺的要求较高,容易造成材料的浪费以及空心微球的破坏。溶剂热法的反应条件相对苛刻,涉及到产品的后续分离及洗涤、干燥等过程,难以进行批量化制备。喷雾干燥法是批量制备球形空心颗粒的有效方法,但是制备得到的空心颗粒存在强度低、喷涂过程中易破损等问题。相对于其他制备方法,喷雾干燥法和等离子体烧结法联用制备得到的球形空心颗粒因具有球形度高、流动性好且粒度分布可控等优势,更有利于应用于涂层的喷涂制备上。

关键词：二氧化锆空心微球制备技术

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基于粒子图像测速技术的快速流态化颗粒速度分布函数分析

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过程工程学报 2024年第2期24卷 193-206页

作者：肖冬胡善伟刘新华张丽沈阳化工大学化学工程学院辽宁沈阳110142 中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室北京100190

量化非均匀气固流动特征对流化床反应器的设计和优化具有重要意义。反应器内颗粒团聚物的形成和演化使得系统远离平衡状态,从而导致颗粒速度分布呈现非麦克斯韦分布特征。本工作利用自适应粒子图像测速(PIV)、粒子追踪测速技术(PTV)及... 详细信息

量化非均匀气固流动特征对流化床反应器的设计和优化具有重要意义。反应器内颗粒团聚物的形成和演化使得系统远离平衡状态,从而导致颗粒速度分布呈现非麦克斯韦分布特征。本工作利用自适应粒子图像测速(PIV)、粒子追踪测速技术(PTV)及数字图像处理(DIA)相结合的实验研究方法,对快速流化床中的颗粒运动特性和速度分布函数进行统计分析。研究发现,无论在沿重力方向还是水平方向,颗粒速度分布函数均明显偏离麦克斯韦分布,而呈现偏峰长拖尾或双峰分布特征。使用双峰分布函数可以较好地拟合不同实验条件下的颗粒速度分布。进一步探讨了颗粒速度分布函数的各向异性和非麦克斯韦分布的影响因素,发现颗粒速度分布函数偏离理想分布的程度与颗粒团聚程度、局域颗粒速度脉动量及颗粒浓度脉动量大小正相关。这说明颗粒团聚物的形成和演化使气固流化系统远离平衡态,从而导致颗粒速度分布呈现非麦克斯韦分布特征。最后结合能量最小多尺度(EMMS)模型对稀密相结构进行解析,并与实验获得的速度分布函数进行了对比,发现实验结果符合EMMS模型的稀密相共存假设,证明了采用双峰分布对颗粒速度分布函数进行近似在理论上可行。

关键词：粒子图像测速流化床颗粒速度分布非均匀结构介尺度结构

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颗粒振动影响动量传递过程的格子Boltzmann方法模拟

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化工学报 2023年第2期74卷 735-747页

作者：贾龙菲付少童向星张华海张弢王利民沈阳化工大学化学工程学院辽宁沈阳110142 中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京101408

流化床内部颗粒振动对传递过程有着重要影响。格子Boltzmann方法耦合改进的浸入运动边界法模拟了不同振幅比A/D和频率比k=fe/f0下的单颗粒振动情况,并研究了不同排布和间距的双颗粒振动对传递过程中升阻力系数以及涡脱落频率的影响。结... 详细信息

流化床内部颗粒振动对传递过程有着重要影响。格子Boltzmann方法耦合改进的浸入运动边界法模拟了不同振幅比A/D和频率比k=fe/f0下的单颗粒振动情况,并研究了不同排布和间距的双颗粒振动对传递过程中升阻力系数以及涡脱落频率的影响。结果表明,颗粒Reynolds数Re=100,单颗粒横向振动时,振幅增大导致锁定区间变大,颗粒锁定区间内的曳力系数大于锁定区间外,有利于传递。单颗粒流向振动,A/D=1.50时,随振动频率增大,流体流动模式为:2S模式→2P模式→2P+2S模式→混沌。相同振幅下k<1.25时,颗粒横向振动的曳力系数大于流向振动的曳力系数;k>1.25时则与之相反。因此,当k<1.25时,横向振动更有利于传递;k>1.25时,流向振动更有利于传递。串联双颗粒相互抑制涡的形成使曳力系数减小,不利于传递;相反,并联双颗粒促进传递作用,且在间距H=3D时效果最佳。以上数值结果为强化传递过程提供了一种思路。

关键词：格子Boltzmann方法浸入运动边界法颗粒振动曳力系数泻涡模式锁定现象

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