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电解水制氢的耐碱离子膜研究进展

化工进展 2022年第3期41卷 1556-1568页

作者：万磊徐子昂王培灿许琴王保国清华大学化学工程系北京100084

碱性离子膜电解水制氢技术具有成本低、环境友好、可使用光伏、风电等波动性电源等优势,近年来得到广泛关注。作为碱性电解水的核心组件,离子膜对电解槽性能、稳定性及制氢安全起着至关重要的作用。因此,开发具有良好氢氧根传导率、高... 详细信息

碱性离子膜电解水制氢技术具有成本低、环境友好、可使用光伏、风电等波动性电源等优势,近年来得到广泛关注。作为碱性电解水的核心组件,离子膜对电解槽性能、稳定性及制氢安全起着至关重要的作用。因此,开发具有良好氢氧根传导率、高度耐碱稳定性及优异阻气性的离子膜具有重要意义。本文围绕碱性电解水用离子膜材料开展论述,包含多孔隔膜、溶剂化离子膜和阴离子交换膜三个类别,从氢氧根传导率、耐碱稳定性及电池性能等角度,分析碱性电解水用离子膜的研究进展及所面临的技术难题,从膜结构与膜材料分子设计着手,为研究开发用于碱性电解水的离子膜提供新思路。

关键词：制氢电解水隔膜碱性离子膜耐碱稳定性

基于界面工程的自支撑催化电极用于电解水制氢

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储能科学与技术 2022年第6期11卷 1934-1946页

作者：王培灿万磊徐子昂许琴庞茂斌陈金勋王保国清华大学化学工程系北京100084

氢能作为战略性产业,是未来国家能源体系的重要组成部分,为终端用户提供绿色低碳的能源载体。利用电解水制氢过程,有利于消纳大规模可再生清洁能源,促进国家能源结构调整。为了满足大规模、高效率、长寿命的电解水装备需求,亟需将界面... 详细信息

氢能作为战略性产业,是未来国家能源体系的重要组成部分,为终端用户提供绿色低碳的能源载体。利用电解水制氢过程,有利于消纳大规模可再生清洁能源,促进国家能源结构调整。为了满足大规模、高效率、长寿命的电解水装备需求,亟需将界面工程原理与宏量放大工艺相结合,推动纳米技术走向产业化。本综述归纳界面工程研究现状,针对自支撑催化电极应用,以增强电极的稳定性与电催化活性为目标,重点介绍自支撑催化电极的微观结构调控方法,阐明3种催化界面(催化剂-基底界面、催化剂内部界面、催化电极-电解液界面)的调控策略,以及工程放大与宏量制备技术。在此基础上,指明高性能、高稳定的自支撑催化电极未来的研究方向。

关键词：氧析出反应氢析出反应界面工程电催化剂电解水制氢

电解水制氢MoS_2催化剂研究与氢能技术展望

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化工进展 2019年第1期38卷 278-290页

作者：王培灿雷青刘帅王保国清华大学化学工程系北京100084

氢气具有质量轻、热值高、燃烧产物清洁等优点,被认为是理想的能源载体。氢气既能作为燃料电池的燃料,又能作为储能介质调节风能、太阳能发电系统的随机性、间歇性,正在成为未来能源的重要组成部分。为了促进电解水制氢技术与装备发展,... 详细信息

氢气具有质量轻、热值高、燃烧产物清洁等优点,被认为是理想的能源载体。氢气既能作为燃料电池的燃料,又能作为储能介质调节风能、太阳能发电系统的随机性、间歇性,正在成为未来能源的重要组成部分。为了促进电解水制氢技术与装备发展,研究高效电催化剂十分重要。本文围绕"粉末型"与"自支撑型"电催化剂结构特征,讨论基于二硫化钼(MoS_2)的析氢电催化剂的研究现状,阐述了催化活性位点调控策略与提高导电性两条技术途径,并以析氢过电位和塔菲尔曲线斜率为依据,比较不同方法制备的二硫化钼电催化剂的催化活性。表明提高二硫化钼晶相稳定性、调节其电子结构和优化催化电极结构等方法,将进一步提高基于二硫化钼的析氢催化电极性能。

关键词：氢电催化剂二硫化钼电解水制氢

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碱性膜电解水制氢技术现状与展望

化工学报 2021年第12期72卷 6161-6175页

作者：王培灿万磊徐子昂许琴王保国清华大学化学工程系北京100084

开发清洁高效的可再生能源是未来能源转型的必然趋势。氢能作为一种绿色无污染的能源载体,可通过电解水技术实现氢能与电能的高效转化,有望作为风力、光伏发电的重要调节手段。碱性膜电解水制氢能够提高电流密度,增加能量转化效率,优于... 详细信息

开发清洁高效的可再生能源是未来能源转型的必然趋势。氢能作为一种绿色无污染的能源载体,可通过电解水技术实现氢能与电能的高效转化,有望作为风力、光伏发电的重要调节手段。碱性膜电解水制氢能够提高电流密度,增加能量转化效率,优于碱性水溶液电解水制氢;与此同时,可采用铁、镍等非贵金属制备催化剂,克服质子交换膜电解水制氢使用贵金属催化剂带来的设备昂贵、资源受限问题。本文综述了碱性膜电解制氢技术发展现状,重点围绕自支撑催化电极、耐碱腐蚀离子膜、有序结构膜电极开展讨论,包括催化剂制备策略,耐碱离子膜发展现状,以及有序化膜电极的应用优势,阐释电化学工程中的传质与反应耦合原理。本文为进一步研究开发高性能电化学关键材料提供了指导思路,推动电解水制氢技术的发展。

关键词：制氢催化剂膜电解膜电极

锁骨骨折切开复位内固定术中保护锁骨上皮神经的安全性和近期效果分析

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河南外科学杂志 2024年第2期30卷 63-65页

作者：王培韩嵘灿朱俊河南中医药大学第五临床医学院(郑州人民医院)骨一科(创伤) 郑州450000

目的探讨锁骨骨折切开复位内固定术中保护锁骨上皮神经的安全性和近期效果。方法回顾性分析2018-05—2023-05郑州人民医院骨一科行切开复位内固定术的56例锁骨骨折患者的临床资料,其中28例术中解剖、保护锁骨上皮神经(观察组),28例术中... 详细信息

目的探讨锁骨骨折切开复位内固定术中保护锁骨上皮神经的安全性和近期效果。方法回顾性分析2018-05—2023-05郑州人民医院骨一科行切开复位内固定术的56例锁骨骨折患者的临床资料,其中28例术中解剖、保护锁骨上皮神经(观察组),28例术中未解剖和保护锁骨上皮神经(对照组)。比较2组患者的手术和预后指标。结果观察组患者术后6 h、48 h的视觉模拟评分法(VAS)评分,以及术后3个月、6个月的感觉障碍面积均低(小)于对照组;术后6个月时的Constant-Murley肩关节功能(CMS)评分高于对照组;术后并发症发生率低于对照组。差异均有统计学意义(P<0.05)。结论与锁骨骨折切开复位内固定术中不解剖保护锁骨上皮神经比较,保护锁骨上皮神经能够减轻患者术后疼痛程度、缩小感觉障碍面积、改善肩关节功能,且并发症少。

关键词：锁骨骨折切开复位内固定术保护锁骨上皮神经

微型钢板内固定与螺钉内固定治疗后踝关节骨折的效果比较

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临床医学 2024年第2期44卷 25-28页

作者：王培韩嵘灿崔金雷河南中医药大学第五临床医学院(郑州人民医院)骨一科(创伤) 郑州450000

目的比较微型钢板内固定与螺钉内固定治疗后踝关节骨折的效果。方法选取2017年1月至2021年12月河南中医药大学第五临床医学院收治的后踝关节骨折患者58例为研究对象,根据随机数字表法分为试验组与对照组,每组29例。两组均进行内固定治疗... 详细信息

目的比较微型钢板内固定与螺钉内固定治疗后踝关节骨折的效果。方法选取2017年1月至2021年12月河南中医药大学第五临床医学院收治的后踝关节骨折患者58例为研究对象,根据随机数字表法分为试验组与对照组,每组29例。两组均进行内固定治疗,对照组采用螺钉,试验组采取微型钢板。比较两组围术期指标、踝关节功能[踝关节功能评分量表(Kofoed评分标准)]、踝关节活动度、炎症反应[白细胞介素-6(IL-6)、C反应蛋白(CRP)]、并发症发生率。结果与对照组比较,试验组骨折愈合、初次下床时间、住院天数较短(P<0.05)。术后3个月与对照组比较,试验组疼痛、活动度、功能评分较高(P<0.05)。术后1年与对照组比较,试验组内翻、外翻活动度较低,且跖屈活动度较高(P<0.05)。术后7 d与对照组比较,试验组CRP、IL-6水平较低(P<0.05)。试验组并发症发生率[6.90%(2/29)]较对照组[34.48%(10/29)]低(P<0.05)。结论与螺钉内固定比较,微型钢板内固定在后踝关节骨折患者中能缩短骨折愈合时间及住院天数,促使踝关节功能尽快恢复,改善踝关节活动度,并能减轻炎症反应、减少并发症的发生。

关键词：踝关节骨折微型钢板内固定螺钉内固定

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四叉树网格线源频率域电磁法二维正演研究

地球物理学报 2024年第5期67卷 1999-2014页

作者：王培杰陈小斌张赟昀中国地震局地质研究所北京100029 应急管理部国家自然灾害防治研究院北京100085

可控源电磁法正演面临的问题,主要表现在源的奇异性和边界条件的处理困难.本文首先利用面积分将源的模拟精度转化为网格的离散精度,然后利用四叉树网格局部任意加密的特性,有效解决了奇异源模拟精度不高的问题.由于大地中的电磁场迅速衰... 详细信息

可控源电磁法正演面临的问题,主要表现在源的奇异性和边界条件的处理困难.本文首先利用面积分将源的模拟精度转化为网格的离散精度,然后利用四叉树网格局部任意加密的特性,有效解决了奇异源模拟精度不高的问题.由于大地中的电磁场迅速衰减,在距源很远的侧边界,地下的电磁场主要是由空气中的电磁场感应产生的,而非从源经由大地传播而来,因此在地中使用一维平面波侧边界条件比一阶吸收侧边界条件更为合理,精度更高.通过算例分析,我们还发现空气侧边界的场强叠加了大地介质感应的二次场而显著改变,因此空气侧边界使用基于一次场的一阶吸收边界条件,是导致线源正演边界处计算精度不高的主因.本文中,我们使用四叉树网格将边界发散式向外扩展,以较少的网格覆盖更大的边界区域,来确保核心区的计算精度.研究还发现,线源全区视电阻率能较好地反映地下电性结构的变化,且趋势形态与大地电磁卡尼亚视电阻率相似,使用成熟的大地电磁反演技术对线源全区视电阻率进行反演,可以得到地下电性结构较好的近似模型.特别是倾子计算的全区视电阻率也能反映地下结构的变化,这为无电场观测的地下结构探测提供了可能.但二者之间仍存在差别,线源全区视电阻率还具有一定的几何测深能力,需开发基于线源全区视电阻率正演的二维/三维反演技术.

关键词：线源频率域电磁法正演四叉树网格有限差分法全区视电阻率

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基于对偶四元数的多体系统动力学建模和控制

力学学报 2024年第7期56卷 2091-2102页

作者：王培栋王天舒清华大学航天航空学院北京100084

空间机械臂的在轨作业是当前空间在轨服务中应用最为广泛的技术之一,然而,机械臂在操作过程中漂浮基座与臂体之间的位姿耦合效应极为显著,这给控制系统设计带来了新挑战.针对多刚体系统的位姿一体化建模与控制问题,文章改进了基于对偶... 详细信息

空间机械臂的在轨作业是当前空间在轨服务中应用最为广泛的技术之一,然而,机械臂在操作过程中漂浮基座与臂体之间的位姿耦合效应极为显著,这给控制系统设计带来了新挑战.针对多刚体系统的位姿一体化建模与控制问题,文章改进了基于对偶四元数的位姿一体化建模和控制方法,使之可以应用于多刚体系统.该方法不仅能够精确描述复杂的力学关系,还能够在统一的数学框架中有效地处理位姿耦合问题,这为后续设计姿轨一体化的控制系统提供了极大的便利.首先,基于铰链模型建立了对偶四元数形式的铰链和臂体之间的速度和加速度递推关系,然后,利用铰链和臂体间力-力矩传递关系建立了递推形式的逆向动力学方程,为了便于控制系统设计与分析,随后推导建立了矩阵形式的位姿一体化的正向动力学方程.然后针对推进器和控制力矩陀螺讨论了具体的执行机构的动力学建模问题,并分别讨论了机械臂和漂浮基座的位姿一体化控制问题.最后,对一个6自由度机械臂和漂浮基座的组合体进行了动力学建模和控制仿真,动力学仿真的结果证明了所提动力学建模方法的正确性,控制仿真表明控制系统能较快地抵消机械臂运动对基座产生的干扰力和干扰力矩,证明了所提控制方法的有效性和可行性.

关键词：多刚体动力学对偶四元数一体化控制空间机械臂漂浮基座

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面向空地中继网络优化的无人机运动控制方法

系统工程与电子技术 2024年第5期46卷 1712-1723页

作者：陶灿灿周锐北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

本文提出一种基于模型的通信中继无人机运动控制方法,旨在提高地面车辆编队的网络连通性和通信性能。通过联合考虑未知多用户移动性、环境对信道特性的影响以及接收信号的不可用到达角信息来解决中继无人机运动控制问题。该方法主要由... 详细信息

本文提出一种基于模型的通信中继无人机运动控制方法,旨在提高地面车辆编队的网络连通性和通信性能。通过联合考虑未知多用户移动性、环境对信道特性的影响以及接收信号的不可用到达角信息来解决中继无人机运动控制问题。该方法主要由两部分构成:①利用图论中的最小生成树构建网络连接性并定义通信性能指标,该网络连接性同时考虑了地面节点与无人机的通信链路及地面节点与地面节点的通信链路;②针对移动节点的通信中继,提出一种改进粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)和非线性模型预测控制(nonlinear model predictive control,NMPC)相结合的中继无人机运动控制策略,其中移动节点的未来位置由卡尔曼滤波器进行预测。在单一环境和复杂环境下的仿真结果表明,所提出的运动控制方法可以驱使无人机到达或跟踪最优中继位置的运动并提高网络性能,同时论证了考虑环境对信道的影响是有益的。

关键词：无人机中继通信运动控制最小生成树非线性模型预测控制改进粒子群优化

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