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液流电池多孔电极及流场内热质输运机理及性能调控

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液流电池多孔电极及流场内热质输运机理及性能调控

作者：王光绪华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

大规模储能技术是解决可再生能源发电间歇性和波动性的关键技术,锌溴液流电池由于其能量密度高、成本低和循环寿命长等优点,是目前最有前途的大规模储能技术候选者之一。锌溴液流电池是通过活性物种在电极内发生可逆的氧化还原反应来实... 详细信息

大规模储能技术是解决可再生能源发电间歇性和波动性的关键技术,锌溴液流电池由于其能量密度高、成本低和循环寿命长等优点,是目前最有前途的大规模储能技术候选者之一。锌溴液流电池是通过活性物种在电极内发生可逆的氧化还原反应来实现电能和化学能的相互转换,因此,有必要探究操作参数对锌溴液流电池氧化还原反应的影响机制并且通过优化参数来进一步改善电池性能。但目前关于操作参数对锌溴液流电池性能的影响机制仍不清晰,并且关于锌溴液流电池数值模拟的研究也是有限的,而全面了解结构设计与操作参数背后的影响机制是改善电池性能的一个先决条件,数值建模是一个更经济、有效的方法。鉴于此,本文采取数值模型与遗传算法优化相结合的方式围绕操作参数对锌溴液流电池性能的影响机制以及优化参数来进一步改善电池性能这两大问题展开研究。首先,本文建立了一个锌溴液流电池的二维瞬态模型来揭示电解液流速、电极厚度及电极孔隙率对电池性能的影响机制。结果发现,较高的正极电解液流速可提高反应物的利用率,从而改善电池性能;然而,增加电极厚度或孔隙率会导致较大的电池过电势,从而不利于改善电池性能。在这些发现的基础上,本文通过将遗传算法耦合到模型中对操作参数进行寻优来进一步改善电池性能。结果表明,在电流密度为20 mA cm时,50 ml min-的正极电解液流速,5 mm的电极厚度和0.5的电极孔隙率是最佳参数组合,电池的能量效率可达79.42%;在电流密度为40mAcm时,50 ml min-的正极电解液流速,3 mm的电极厚度以及0.5的电极孔隙率是最佳参数组合,电池的能量效率可达到75.82%。该工作有利于理解在各种条件下运行的锌溴液流电池的储能特性和高性能设计。

关键词：大规模储能锌溴液流电池数值模型操作参数优化遗传算法

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操作与结构参数对锌溴液流电池性能的影响

工程热物理学报 2024年第11期45卷 3517-3523页

作者：王天虎刘如祎王光绪张业奇华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206 华北电力大学数理学院北京102206

由于能量密度高、成本低和循环寿命长等优点,锌溴液流电池成为大规模储能技术的候选者之一。但目前关于锌溴液流电池的建模工作比较缺乏,操作及结构参数对电池性能的影响规律和相关储能机理揭示还不够充分。基于此,本文建立了锌溴液流... 详细信息

由于能量密度高、成本低和循环寿命长等优点,锌溴液流电池成为大规模储能技术的候选者之一。但目前关于锌溴液流电池的建模工作比较缺乏,操作及结构参数对电池性能的影响规律和相关储能机理揭示还不够充分。基于此,本文建立了锌溴液流电池的二维瞬态模型,对电流密度、压缩电极厚度及电极活性面积对电池性能的影响进行了研究。结果表明,电池过电势随电流密度增加而增大;压缩电极厚度会减小电池的欧姆损失,但会增大浓度极化;随着电极活性面积增加,会增大电池的欧姆损失和浓度极化,造成电池的能量效率降低。该工作有益于理解锌溴液流电池的储能特性,也可为高性能电池设计提供理论指导。

关键词：液流电池能量密度数值建模电池设计

新西兰Taranaki盆地第四系深水水道地震地貌特征与迁移演化规律

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新西兰Taranaki盆地第四系深水水道地震地貌特征与迁移演化规律

作者：王光绪河南理工大学

学位级别：硕士

深水水道作为良好的油气储集体,已成为深水沉积领域的重要研究对象。受地震数据分辨率限制,针对深水水道的实例,研究方法相对单一,研究多聚焦于水道体系和复合水道,而现有研究却较难厘清单一水道的形态学特征和迁移演化规律,无法为水道... 详细信息

深水水道作为良好的油气储集体,已成为深水沉积领域的重要研究对象。受地震数据分辨率限制,针对深水水道的实例,研究方法相对单一,研究多聚焦于水道体系和复合水道,而现有研究却较难厘清单一水道的形态学特征和迁移演化规律,无法为水道砂体储层开发提供单一水道级别的精细模型。本次研究基于高分辨率三维地震数据,综合利用三维地震数据体切片、地震属性分析、地震剖面剖析等地震解释技术,以新西兰Taranaki盆地第四系水道为主要研究对象,开展以下研究内容:(1)识别深水水道几何形态特征与充填特征,定量表征水道剖面形态特征参数与其平面几何形态变化间的关联;(2)深水水道迁移演化过程研究,重点刻画水道迁移路径变化,探究水道迁移-演化规律;(3)深水水道控制因素分析,探究影响深水水道沉积充填的主控因素及其相互关系,建立相应的深水水道沉积模式。通过以上研究取得了以下认识:(1)研究区第四系中共识别出6条深水水道。根据平面弯曲度特征,将深水水道划分为低、高、中弯曲形态(弯曲度分别为1.0～1.2;1.5～4.0;1.2～1.5)。根据地震剖面特征,识别出4类水道剖面形态:U型、倾斜V型、对称V型及碟型。(2)平面弯曲度不同,深水水道的剖面几何形态存在显著差异:低弯曲水道,水道弯曲度与其宽、深度相关性不显著,但水道宽、深度存在正相关性,水道宽度随深度的增加而扩宽;高弯曲水道,水道深度变化对弯曲程度无影响,但水道弯曲度与其宽度存在负相关性,即水道弯曲度随宽度的增加而减小,同时水道宽度与深度之间不存在相关性;中弯曲水道与低弯曲水道特征相似,水道弯曲程度基本不受宽、深度影响。(3)深水水道几何形态变化及复杂的迁移演化导致水道结构复杂,目标水道中共识别出阶地、水道-堤岸复合体、侧向迁移水道、垂向叠置水道、分支水道及古水道残余体等6种沉积单元。(4)综合深水水道平面和剖面特征,建立5类深水水道迁移类型,即垂向叠置迁移、扩张迁移、顺流迁移、障积回缩迁移和决口改道迁移。(5)深水水道沉积受多种因素控制。海底坡度和水道的限制能力是控制水道迁移演化过程的关键因素:陡坡区,水道下切深度大且天然堤建造能力强,易形成强限制性环境,水道多垂向叠置运动;随着坡度减缓,水道的下切深度减小且天然堤建造能力减弱,易形成弱限制或非限制性环境,水道的侧向迁移运动发育。海底坡度与水道限制能力的相互作用使深水水道形态呈现弯曲度先增大后减小的变化趋势。(6)结合深水水道平面形态及剖面形态特征、水道的迁移演化规律、相关影响因素等多方面信息,建立了3种深水水道沉积模式,即低弯叠置迁移沉积模式、高弯侧向迁移沉积模式和中弯决口迁移沉积模式。图39幅,表4个,参考文献106篇。

关键词：第四系深水水道形态特征迁移演化控制因素新西兰Taranaki盆地

高压储氢气瓶的长径比和进气口直径对其快充温升及温度分布的影响

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工程力学 2014年第5期31卷 225-232,256页

作者：王光绪周剑秋胡淑娟李乾峰南京工业大学机械与动力工程学院南京210009

在储氢气瓶快充引起温升的理论基础上,考虑到真实气体充气的复杂性,基于真实气体的k-ε湍流模型,建立高压储氢气瓶快速充气温度变化的高精度数值计算模型。用计算流体力学软件Fluent13.0模拟35MPa,120L纤维缠绕铝内胆复合气瓶快速充气... 详细信息

在储氢气瓶快充引起温升的理论基础上,考虑到真实气体充气的复杂性,基于真实气体的k-ε湍流模型,建立高压储氢气瓶快速充气温度变化的高精度数值计算模型。用计算流体力学软件Fluent13.0模拟35MPa,120L纤维缠绕铝内胆复合气瓶快速充气情况。为了研究气瓶的长径比和进气口直径对温升和温度分布的影响,分别对长径比为3.6、2.0,进气口直径为16mm、40mm、64mm的气瓶的充气情况进行模拟。数值模拟的结果表明在相同的充气条件下,长径比越小气瓶内最高充气温度越低,瓶内的温度分布也相对越均匀;进气口直径越小瓶内最高充气温度的升幅越小。

关键词：高压储氢温度分布快速充气温度升高纤维缠绕复合气瓶数值模拟

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非均质砂岩储层压汞分形特征与储层评价

中国石油大学学报（自然科学版） 2021年第6期45卷 25-34页

作者：冯阵东周永吴伟王光绪梁书义于静河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454003 河南理工大学资源环境学院河南焦作454003 胜利油田东胜精攻石油开发集团股份有限公司山东东营257061

利用分形几何方法处理压汞曲线,求取相应的分形维数值能够作为定量指标评价储层物性。相关的前期研究中,分形模型常进行分段计算,但相应的地质含义表达不明,无法整体表达岩石的孔渗特征,综合分形维数求取过程中加权值缺乏理论依据。对... 详细信息

利用分形几何方法处理压汞曲线,求取相应的分形维数值能够作为定量指标评价储层物性。相关的前期研究中,分形模型常进行分段计算,但相应的地质含义表达不明,无法整体表达岩石的孔渗特征,综合分形维数求取过程中加权值缺乏理论依据。对综合评价分形模型进行改进,利用新模型处理了珠江口盆地白云凹陷15组样品的压汞数据,并与孔隙度、渗透率等物性参数相结合,分析分形维数的地质含义及影响因素。研究表明:双对数坐标系中进汞饱和度与毛细管压力拟合相关系数一般大于0.85,曲线具备分形特征;分形维数D_(1)代表较大孔隙的均一程度,与储层物性无直接联系,分形维数D_(2)主要受拐点压力影响;综合分形维数D_(p)求取时,利用D_(1)表征孔隙的均一程度,D_(1)的权值受控于排驱压力,两者共同表征较大孔隙对储层物性的贡献度,D_(2)及其权值表征中小孔隙对物性的贡献,D_(P)与物性参数存在良好的相关性。

关键词：压汞曲线分形模型储层评价综合分形维数白云凹陷

集成Ag基反射镜的GaN基LED薄膜芯片的静电失效演变

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光学学报 2020年第10期40卷 146-152页

作者：刘时彪王光绪吴小明莫春兰张建立南昌大学国家硅基LED工程技术研究中心江西南昌330096

对集成Ag基反射镜的垂直结构GaN基发光二极管(LED)薄膜芯片施加ESD(electro-static discharge)冲击,观察其静电失效的现象并对失效演变的过程进行研究。结果表明,LED芯片经过ESD冲击后,内部会随机出现ESD黑点。随着ESD电压逐渐增大,此ES... 详细信息

对集成Ag基反射镜的垂直结构GaN基发光二极管(LED)薄膜芯片施加ESD(electro-static discharge)冲击,观察其静电失效的现象并对失效演变的过程进行研究。结果表明,LED芯片经过ESD冲击后,内部会随机出现ESD黑点。随着ESD电压逐渐增大,此ESD黑点逐渐演变成为静电孔。通过聚焦离子束刻蚀等手段,得出ESD黑点产生的原因,即静电击穿产生的瞬间高温将LED芯片中的p-GaN及Ag基反射镜熔化,从而使得Ag反射镜的反射率降低。在LED薄膜芯片静电失效的演变过程中,ESD黑点周围的GaN粗化面的六角锥结构出现形状变小、密度增大的现象,该现象与静电击穿发生的程度相关。因此,认为静电击穿过程中内部产生的瞬间高温对表面GaN材料的晶体质量产生较大影响。

关键词：光学器件发光二极管静电失效 ESD黑点粗化面 Ag反射镜

图形硅衬底GaN基发光二极管薄膜去除衬底及AlN缓冲层后单个图形内微区发光及应力变化的研究

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物理学报 2015年第18期64卷 446-455页

作者：张超宇熊传兵汤英文黄斌斌黄基锋王光绪刘军林江风益南昌大学、国家硅基LED工程技术研究中心南昌330047 闽南师范大学LED光源与照明研究中心漳州363000

研究了图形硅衬底上外延生长的氮化镓(GaN)基发光二极管(LED)薄膜、去除硅衬底后的无损自由状态LED薄膜以及去除氮化铝(AlN)缓冲层后的自由状态LED薄膜单个图形内的微区光致发光(PL)性能,用荧光显微镜与扫描电镜观测了去除.AlN缓冲层前... 详细信息

研究了图形硅衬底上外延生长的氮化镓(GaN)基发光二极管(LED)薄膜、去除硅衬底后的无损自由状态LED薄膜以及去除氮化铝(AlN)缓冲层后的自由状态LED薄膜单个图形内的微区光致发光(PL)性能,用荧光显微镜与扫描电镜观测了去除.AlN缓冲层前后LED薄膜断面弯曲状况的变化.研究结果表明:1)去除硅衬底后,自由支撑的LED薄膜朝衬底方向呈柱面弯曲状态,且相邻图形的柱面弯曲方向不一致,当进一步去除AlN缓冲层后薄膜会由弯曲变为平整;2)LED薄膜在去除硅衬底前后同一图形内不同位置的PL谱具有显著差异,而当去除AlN缓冲层后不同位置的PL谱会基本趋于一致;LED薄膜每一位置的PL谱在去除硅衬底后均出现明显红移,进一步去除AlN缓冲层后PL谱出现程度不一的微小蓝移;3)自由支撑的LED薄膜去除AlN缓冲层后,PL光强随激光激发密度变化的线性关系增强,光衰减得到改善.

关键词：氮化镓发光二极管自由支撑光致发光

Ni插入层对Ag/p-GaN界面接触性能的影响机理

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发光学报 2019年第7期40卷 865-870页

作者：徐帅王光绪吴小明郭醒刘军林江风益南昌大学国家硅基LED工程技术研究中心江西南昌330096 南昌黄绿照明有限公司江西南昌330096

采用“牺牲Ni处理”的方法研究了Ni对Ag/p-GaN界面接触性能的影响机理。利用传输线法(TLM)、紫外分光光度计、X射线光电子能谱(XPS)以及二次离子质谱仪(SIMS)等表征方式对Ag/p-GaN界面层光电性能进行了研究。结果表明,牺牲Ni处理后p-Ga... 详细信息

采用“牺牲Ni处理”的方法研究了Ni对Ag/p-GaN界面接触性能的影响机理。利用传输线法(TLM)、紫外分光光度计、X射线光电子能谱(XPS)以及二次离子质谱仪(SIMS)等表征方式对Ag/p-GaN界面层光电性能进行了研究。结果表明,牺牲Ni处理后p-GaN表面仍会残留少量的Ni并以Ni2O3的形式存在;p-GaN表面Ga2p3结合能峰位朝低能方向移动了0.3eV,提高了Ag/p-GaN间的欧姆接触性能。我们认为,界面处的Ni会优先和p-GaN表面Ga2O3氧化物中的O结合形成Ni2O3,进而降低了p-GaN表面费米能级,提高了Ag/p-GaN之间的欧姆接触性能。

关键词： Ag/p-GaN接触牺牲Ni处理 Ni插入层表面费米能级

硅钙摩尔比对准东煤燃烧过程中矿物演变及灰熔融特性的影响

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化工进展 2022年第8期41卷 4140-4146页

作者：王光绪金晶张云鹏刘薄鉴治梁诗雨翟中媛上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流与传热重点实验室上海200093 上海锅炉工程有限公司上海200245

选择准东高钙五彩湾(WCW)煤作为研究对象,通过改变煤灰中硅钙摩尔比(M)研究煤灰熔融特性及矿物演变的变化规律,进一步借助FactSage热力学计算软件进行矿物平衡预测。研究表明:在WCW原煤灰中,矿物CaSO_(4)演变生成低熔点矿物Ca_(2)MgSi_(... 详细信息

选择准东高钙五彩湾(WCW)煤作为研究对象,通过改变煤灰中硅钙摩尔比(M)研究煤灰熔融特性及矿物演变的变化规律,进一步借助FactSage热力学计算软件进行矿物平衡预测。研究表明:在WCW原煤灰中,矿物CaSO_(4)演变生成低熔点矿物Ca_(2)MgSi_(2)O_(7),使得原煤灰借助灰熔融温度(AFTs)预测其结渣、玷污时出现较大偏差。对于混煤灰,当M升高至3时,相比原煤灰,其中矿物CaSO_(4)的分解提前,SiO_(2)优先与CaO反应生成熔点较低的矿物CaMgSi_(2)O_(6),进而引起混煤灰的熔点降低;当混煤灰中M升高至5时,充足的SiO_(2)会与MgO发生反应,生成高熔点矿物Mg_(2)SiO_(4),使得此时混煤灰的AFTs显著提升,改善了煤灰熔融特性。热力学计算矿物平衡结果与X射线衍射分析(XRD)结果吻合较好,吉布斯自由能结果验证了矿物演变过程的合理性。

关键词：准东煤二氧化硅矿物演变灰熔融特性

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