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Ti-MXene基电解水阳极催化剂的制备及应用

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Ti-MXene基电解水阳极催化剂的制备及应用

作者：季陈珊北京化工大学

学位级别：硕士

氢能作为可循环使用的清洁能源备受关注。通过电解水催化制氢技术生产出来的氢气纯度高,符合当今绿色工业发展的要求。其中阳极析氧反应（OER）是制约电解水催化制氢反应速率的关键步骤。本文以Ti-MXene（过渡金属原子被刻蚀的Ti3Al C2... 详细信息

氢能作为可循环使用的清洁能源备受关注。通过电解水催化制氢技术生产出来的氢气纯度高,符合当今绿色工业发展的要求。其中阳极析氧反应（OER）是制约电解水催化制氢反应速率的关键步骤。本文以Ti-MXene（过渡金属原子被刻蚀的Ti3Al C2）二维材料作为导电基材和催化载体,与尖晶石氧化物复合,制备OER催化剂,并且将其应用于热力学上更有利的、更增值的阳极氧化反应（尿素氧化、甲醇氧化）上,降低电解制氢时所需要的电压,减少能源消耗。论文的主要研究内容如下:1.采用水热-涂覆两步复合法,将水热合成的铁酸镍（NiFe2O4）涂抹到浸泡过MXene的泡沫镍（MXene/NF）上,构建复合电极NiFe2O4-MH/NF1（M代表MXene,H代表水热法,NF代表泡沫镍,1代表水热-涂覆两步复合法）;采用水热原位一步复合法,将NiFe2O4前驱体与MXene/NF直接水热,构建复合电极NiFe2O4-MH/NF2（2代表水热原位一步复合法）。实验表明,NiFe2O4-MH/NF1和NiFe2O4-MH/NF2在1 M KOH电解液的三电极系统中,η10(10 m A·cm-2下的过电位)分别为250 mV和140 mV,Tafel斜率分别为80 m V·dec-1和35 m V·dec-1,并且NiFe2O4-MH/NF2可保持1000圈长效稳定性。在1 M KOH双电极电解槽中驱动10 m A·cm-2的电压分为1.62 V和1.56 V。水热原位一步复合法制备复合电极具有明显优势。2.使用超声原位复合法将NiFe2O4与多层MXene在无氧环境下超声,制备NiFe2O4-MU（U代表超声法）,再将复合产物与粘合剂、导电剂均匀混合涂抹到集流体泡沫镍上,生成阳极NiFe2O4-MU/NF。通过调整超声时间以及NiFe2O4与MXene的比例,探究其对电化学性能的影响。实验表明,此电极在1 M KOH电解液的三电极系统中,η10为180 m V,Tafel斜率为55 m V·dec-1,且具备良好的循环稳定性。在1 M KOH双电极电解槽中驱动10 m A·cm-2的电压为1.57 V。此种制备电极材料的方法将剥离与复合合二为一,效果好,流程简单。3.将超声法制备的复合材料应用于尿素氧化（UOR）和甲醇氧化（MOR）中。在1 M KOH电解液的三电极系统中,尿素氧化的η10为100 m V,Tafel斜率为22 m V·dec-1;甲醇氧化的η10为150 m V,Tafel斜率为59 m V·dec-1。将电极分别在1 M KOH+0.33 M尿素混合溶液和1 M KOH+0.33 M无水甲醇混合溶液中进行电解水实验,其在双电极电解槽中驱动10 m A·cm-2的电压分别为1.17 V和1.34 V。说明此NiFe2O4-MU/NF电极材料不仅可用于OER中,而且在UOR和MOR上也有显著的应用效果,具备广泛的适用性。

关键词： Ti-MXene基复合材料尖晶石氧化物析氧反应尿素氧化反应甲醇氧化反应

氧化锰基电极材料在水系储能器件中的应用及机理研究

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氧化锰基电极材料在水系储能器件中的应用及机理研究

作者：黄裕庭南昌大学

学位级别：硕士

水系储能器件（例如水系超级电容器和水系锌离子电池）由于其出色的安全性、环保以及其较低的成本有望成为锂离子电池的替代品。然而,目前水系储能器件普遍存在能量密度低、电压窗口窄、循环稳定性差等缺点。众所周知,影响储能器件能量... 详细信息

水系储能器件（例如水系超级电容器和水系锌离子电池）由于其出色的安全性、环保以及其较低的成本有望成为锂离子电池的替代品。然而,目前水系储能器件普遍存在能量密度低、电压窗口窄、循环稳定性差等缺点。众所周知,影响储能器件能量密度、功率密度等储能器件核心性能的关键要素是其使用的电极材料。二氧化锰（MnO2）作为一种价格低廉、资源存量庞大以及出色的理论电容特性,成为了一种备受推崇的电极材料选择。但是由于其缓慢的电子/离子迁移动力学以及活性位点的不足,特别是在高质量负载条件下,限制了其进一步的应用。本论文提出在原子水平上调控二氧化锰的电子结构,构建了宽电压、高能量密度的水系非对称超级电容器和水系锌离子电池,系统探究了二氧化锰作为电极材料的电化学性能,揭示其电化学储能机理。本论文具体内容如下:1、许多MnO2电极材料的电化学性能评估通常是基于低于2 mg cm-2的较低质量负载,这种做法在很大程度上并不适用于实际或商业应用场景。本文通过电化学沉积方法替代传统的涂布工艺制备高负载电极,有效增加电极活性物质的占比,通过调控沉积时间来控制MnO2负载量。利用氧缺陷工程和化学还原的方法在原子水平上调控MnO2的电子结构,制备了具有更多活性位点的MnO2（Ov-MnO2）电极,以改善在高负载量的情况下MnO2缓慢的电子/离子迁移动力学。采用原位拉曼光谱、电化学石英晶体微天平（EQCM）以及理论模拟计算等一系列表征证实,优化后的MnO2配位环境可以诱导局部内置电场和额外的活性位点,从而获得优异的离子吸附/传输速率和较大的比电容。在随后组装的水系非对称超级电容器（ASCs）拥有2.2 V的宽工作电压、0.83 mW h cm-2的高能量密度、110 mW cm-2的高功率密度以及优秀的循环保持率（经过65000圈后还有86.6%的容量保持率）。2、二氧化锰具有成本低、无毒性和储量丰富的特点备受研究者的关注,然而其在锌离子电池中缓慢的Zn2+传输过程阻碍其大规模应用。本文利用简单的电化学沉积方法将钠离子掺杂到MnO2中制备了Na-MnO2材料。掺杂钠离子的做法不仅增加了MnO2的层间距,还增强了其层状结构的稳定性。这一变化有利于在维持锰基金属材质构稳定性的同时,促进Zn2+的稳定嵌入/脱出。基于Na-MnO2的水系锌离子电池在容量和循环性能上都有了较大的提升。当电流密度为0.1 A g-1时,其容量为305.81 mA h g-1,比未改性的MnO2(243.31 mA h g-1)高。并且,在1 A g-1的电流密度下循环1 000次后,保持着87.04%的循环保持率。这项工作为阳离子掺杂锌离子电池正极的设计和构造提供了新的见解。

关键词：水系储能器件二氧化锰电荷存储机理电化学沉积高负载

LCC-S型MC-WPT系统的电能与信号同步传输技术研究

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LCC-S型MC-WPT系统的电能与信号同步传输技术研究

作者：季鸿宇重庆理工大学

学位级别：硕士

磁耦合无线电能传输(Magnetic Coupling Wireless Power Transfer,MC-WPT)技术具有设计简单、抗干扰能力强、电能传输高效、过程安全、应用场景广泛的特点,在电动汽车无线充电、植入式医疗设备、航空航天、移动通信等领域具有良好的应... 详细信息

磁耦合无线电能传输(Magnetic Coupling Wireless Power Transfer,MC-WPT)技术具有设计简单、抗干扰能力强、电能传输高效、过程安全、应用场景广泛的特点,在电动汽车无线充电、植入式医疗设备、航空航天、移动通信等领域具有良好的应用前景和研究价值。本文首先以S-S补偿拓扑为例分析了其电路特点并根据LCC-S型拓扑具有一次侧恒流输出,系统恒压输出的特点,明确了本文的研究对象为LCC-S型MC-WPT系统;针对信号在传输过程中存在与能量相互干扰导致信号传输速率低、电能质量受影响等问题展开研究,本文研究内容如下。(1)磁耦合无线电能传输系统补偿拓扑研究。首先以S-S补偿拓扑为例分析了其电路特点和传输特性,并介绍了目前应用较多的低阶补偿拓扑和高阶补偿拓扑。基于S-S补偿拓扑配置了LCC-S型补偿网络,对LCC-S型补偿拓扑构建了数学模型。通过对系统传输效率、输出功率及输出电压增益等多个方面的分析,得出LCC-S拓扑具有原边恒流输出和系统恒压输出的特性。(2)基于FSK频率调制的正向信号传输系统研究。首先,对LCC-S型补偿拓扑分析时发现系统存在多个谐振工作频点,通过仿真分析得出结论:系统不工作在谐振频点时会进入失谐模式,但在失谐模式中存在与谐振工作模式输出特性相同的频点。最后,根据这一特点提出一种基于FSK信号调制技术的新型选频策略,并进行参数规划和解调电路设计,实现了电能与信号的正向同步传输。(3)基于载波调制的反向信号传输系统研究。由于FSK调制方法只能实现信号的正向传输,本文采用了载波ASK调制方式来实现反向信号传输。引入信号载波后电能的传输会对信号产生干扰,因此,对载波调制式电能与信号同步传输技术中影响信号传输的关键因素进行了分析。随后针对基于LCC-S型补偿拓扑的信号传输电路进行系统电能传输和信号传输的分析。最后,利用MATLAB/Simulink仿真平台建立LCC-S型MC-WPT系统反向信号传输电路,对反向能量与信号传输系统进行了仿真,确定最佳的电路参数,并验证了该方案的可行性。(4)MC-WPT能量和信号同步传输及电能优化电路设计研究。对系统能量与信号传输同步传输的电能传输效率、电能质量和可靠性等方面做了全面的仿真验证和分析。分析得出正向电能传输时出现输出电压质量受损,电能幅值发生变化的结论。为了提高电能传输质量,在副边整流桥后加入四开关BUCK-BOOST电路,并搭建仿真模型。仿真结果显示,成功将幅值变化的电压转为稳定输出的电压,而负载电流不受频率切换的影响,能够实现恒压输出,验证了前文选择恒流频率点作为正向传输FSK调制策略的正确性和有效性。

关键词：磁耦合无线电能传输电能与信号同步传输电能频率调制频率切换 LCC-S补偿网络

基于储油腔气压波动的液力缓速器工作腔充液率测量方法

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清华大学学报(自然科学版) 2024年

作者：黄勇于良耀清华大学车辆与运载学院

制动力矩准确的预测控制是实现重型卡车无人驾驶的基础。液力缓速器是一种在重型卡车上广泛应用的辅助制动设备,其工作腔充液率的测量表征是预测和控制液力缓速器输出制动力矩的关键。但液力缓速器工作腔是一个开放容腔系统,制动过程中... 详细信息

制动力矩准确的预测控制是实现重型卡车无人驾驶的基础。液力缓速器是一种在重型卡车上广泛应用的辅助制动设备,其工作腔充液率的测量表征是预测和控制液力缓速器输出制动力矩的关键。但液力缓速器工作腔是一个开放容腔系统,制动过程中其内部充液率动态变化难以测量表征。该文分析了液力缓速器工作腔充液率动态变化对其储油腔气压的影响,设计了考虑允许偏差的液力缓速器储油腔气压的前馈比例积分控制算法。建立了一种无需流量传感器,通过监测液力缓速器储油腔气压随转子转速的波动变化,对工作腔充液率实施测量的方法,并通过台架实验验证了该方法的有效性。该方法可以为液力缓速器的设计优化提供关键核心参数支撑。

关键词：充液率测量方法控制压力液力缓速器

Janus-Helmholtz换能器的振动模态谐振频率理论分析研究

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物理学报 2024年第3期73卷 143-152页

作者：张羿双桑永杰陈永耀吴帅哈尔滨工程大学水声技术全国重点实验室哈尔滨150001 海洋信息获取与安全工业和信息化部重点实验室(哈尔滨工程大学) 哈尔滨150001 哈尔滨工程大学水声工程学院哈尔滨150001 青岛哈尔滨工程大学创新发展中心青岛266000

Janus-Helmholtz换能器利用驱动振子纵向谐振与Helmholtz谐振腔的液腔谐振耦合,具有大功率、宽带声发射特性.传统观点认为导纳曲线中低频谐振峰对应液腔谐振频率,而高频谐振峰对应纵振动谐振频率,然而大量的实验研究发现该结论存疑.本... 详细信息

Janus-Helmholtz换能器利用驱动振子纵向谐振与Helmholtz谐振腔的液腔谐振耦合,具有大功率、宽带声发射特性.传统观点认为导纳曲线中低频谐振峰对应液腔谐振频率,而高频谐振峰对应纵振动谐振频率,然而大量的实验研究发现该结论存疑.本文结合一只Janus-Helmholtz换能器实验样机的实验结果,运用等效电路法结合有限元法分析并求解了驱动振子纵向模态的谐振频率,使用有限元法分析并求解了Helmholtz谐振腔的液腔谐振频率.研究结果表明,与传统观点相反,导纳曲线中第1个谐振峰为驱动振子的纵向谐振,第2个谐振峰为Helmholtz谐振腔的液腔谐振;Janus换能器4个大尺寸辐射面带来的可观辐射质量是造成纵向振动谐振频率在水中大幅度下降的原因;Janus-Helmholtz换能器中存在两个等体积的Helmholtz共振腔而非传统认为的仅存在一个共振腔.这些结论对于正确认识Janus-Helmholtz换能器的结构及性能特性起到了正本清源的作用,也为优化创新该换能器的结构、改善换能器的声发射特性提供了技术支撑.

关键词： Janus-Helmholtz换能器谐振频率等效电路法辐射质量

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STEAM理念下的高中数学建模教学研究

STEAM理念下的高中数学建模教学研究

作者：季盈太原师范学院

学位级别：硕士

从巴赞的“审美结晶”到德勒兹的“晶体影像”——论电影哲学创造概念的方法论

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北京电影学院学报 2024年第5期 4-13页

作者：侯杰耀中国社会科学院哲学研究所

考察电影哲学的方法论须澄清德勒兹创造概念的方法论内涵,论证电影引发哲学概念的可能性。巴赞的审美结晶概念是影像断层引发的概念实践,德勒兹的晶体影像概念是审美结晶概念的思想延续。晶体影像概念被德勒兹创造出来表示事件显现的先... 详细信息

考察电影哲学的方法论须澄清德勒兹创造概念的方法论内涵,论证电影引发哲学概念的可能性。巴赞的审美结晶概念是影像断层引发的概念实践,德勒兹的晶体影像概念是审美结晶概念的思想延续。晶体影像概念被德勒兹创造出来表示事件显现的先验时间形式。主体由经验实在论达到先验生成论的方法是回归影像断层。德勒兹的电影哲学是一场创造表现命题的概念实践。电影哲学创造概念的方法论是一种生成“可能世界”的建构主义。

关键词：德勒兹晶体影像电影哲学方法论

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武后时期女性诗歌研究

武后时期女性诗歌研究

作者：季悦上海师范大学

学位级别：硕士

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面向漏洞挖掘的模糊测试优化方法研究

面向漏洞挖掘的模糊测试优化方法研究

作者：季王鑫吉林化工学院

学位级别：硕士