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Highly dispersed Ru nanospecies on N-doped carbon/MXene composite for highly efficient alkaline hydrogen evolution

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Chinese Chemical Letters 2024年第4期35卷 153-159页

作者： Minying Wu Xueliang Fan wenbiao zhang Bin Chen Tong Ye Qian zhang Yuanyuan Fang Yajun Wang Yi Tang Department of Chemistry Shanghai Key Laboratory of Molecular Catalysis and Innovative Materialsand Laboratory of Advanced MaterialsFudan UniversityShanghai 200438China College of Chemistry&Materials Engineering Wenzhou UniversityWenzhou 325027China

Hydrogen has emerged as a promising environmentally friendly energy source. The development of lowcost, highly active, stable, and easily synthesized catalysts for hydrogen evolution reactions(HER) remains a significant challenge. This study explored the synthesis of nitrogen-doped MXene-based composite catalysts for enhanced HER performance. By thermally decomposing RuCl_(3) coordinated with melamine and formaldehyde resin, we successfully introduced nitrogen-doped carbon(N–C) with highly dispersed ruthenium(Ru) onto the MXene surface. The calcination temperature played a crucial role in controlling the size of Ru nanoparticles(Ru NPs) and the proportion of Ru single-atom(Ru SA), thereby facilitating the synergistic enhancement of HER performance by Ru NPs and Ru SA. The resulting catalyst prepared with a calcination temperature of 600℃, Ti_(3)C_(2)T_x-N/C-Ru-600(TNCR-600), exhibited exceptional HER activity(η10= 17 m V) and stability(160 h) under alkaline conditions. This work presented a simple and effective strategy for synthesizing composite catalysts, offering new insights into the design and regulation of high-performance Ru-based catalysts for hydrogen production.

关键词： HER activity Highly dispersed Ru-based catalysts MXene Alkaline condition

基于多尺度熵分析的CO_(2) 气液两相流流型识别

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计量学报 2024年第7期45卷 1024-1030页

作者：张文彪王港华邵丁章杰华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206

利用四电极对壁式电容传感器中对流型变化最敏感的一组极板对,获取CO_(2)气液两相流不同流型的电容时间序列,并采用多尺度熵算法进行分析。依据多尺度熵曲线的3个特征:前端多尺度熵率、中段多尺度熵率和末端多尺度熵截距,对不同气液两... 详细信息

利用四电极对壁式电容传感器中对流型变化最敏感的一组极板对,获取CO_(2)气液两相流不同流型的电容时间序列,并采用多尺度熵算法进行分析。依据多尺度熵曲线的3个特征:前端多尺度熵率、中段多尺度熵率和末端多尺度熵截距,对不同气液两相流工况进行流型识别,并将识别结果与高速摄像机获得的两相流照片判断的流型进行对比。研究表明,通过电容时间序列多尺度熵曲线能够充分展示两相流动的动力学特征,使用多尺度熵曲线的3个特征进行流型识别,能够较为准确地识别分层流、段塞流、泡状流和混状流4种流型,识别准确率优于99%。

关键词：气液两相流二氧化碳碳捕集与封存电容传感器多尺度熵流型识别

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基于宽频激励的平面电磁层析成像方法

计量学报 2024年第6期45卷 907-914页

作者：张文彪耿一健颜鹏旭华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206

为了实现对高低电导率材料的检测与成像,提出了一种基于宽频激励的平面电磁层析成像方法。根据线圈的电磁特性及实验测试结果,探讨了平面线圈阵列的优化方法。通过有限元仿真模型,采用场量提取法获取灵敏度矩阵,并针对灵敏度矩阵的均匀... 详细信息

为了实现对高低电导率材料的检测与成像,提出了一种基于宽频激励的平面电磁层析成像方法。根据线圈的电磁特性及实验测试结果,探讨了平面线圈阵列的优化方法。通过有限元仿真模型,采用场量提取法获取灵敏度矩阵,并针对灵敏度矩阵的均匀性问题提出了改进方法,提高了图像重建质量。通过仿真模型评估了不同电导率物体的图像重建质量,仿真结果证明了提出的平面电磁层析成像方法可以实现对高低电导率材料的成像。搭建了基于宽频激励的平面电磁层析成像实验系统,并对多种不同电导率物体进行了成像实验。实验结果表明,重建图像平均相关系数为0.77,平均定位误差为4.46 mm。

关键词：电磁计量电磁层析成像平面线圈阵列电导率灵敏度矩阵宽频激励

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基于电容传感器的CO_(2)气液两相流流型识别

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传感器与微系统 2024年第6期43卷 145-148页

作者：孙采鹰闫勇张文彪内蒙古科技大学自动化与电气工程学院内蒙古包头014010 华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206 英国肯特大学工程学院英国坎特伯雷CT27NT

为了实现碳捕捉与封存(CCS)管道内CO_(2)流量的精确测量,需要对CO_(2)的流型进行辨识。基于递归定量分析和模糊C均值(FCM)聚类算法,建立了CO_(2)气液两相流的流型识别模型。提出利用小波变换在多尺度下分析CO_(2)气液两相流电容信号递... 详细信息

为了实现碳捕捉与封存(CCS)管道内CO_(2)流量的精确测量,需要对CO_(2)的流型进行辨识。基于递归定量分析和模糊C均值(FCM)聚类算法,建立了CO_(2)气液两相流的流型识别模型。提出利用小波变换在多尺度下分析CO_(2)气液两相流电容信号递归图结构特性的方法,对各个尺度下的递归图分别进行定量分析,提取出不同流型下CO_(2)流动的电容传感器递归特征参数。采用FCM算法,对特征参数进行流型聚类,完成了对CO_(2)气液两相流的分层流、气泡流和雾状流3种流型的识别。

关键词：流型识别电容传感器递归图模糊聚类

Co-N-C氧还原反应电催化剂的制备及性能研究

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复旦学报（自然科学版） 2024年第2期63卷 199-208,215页

作者：宋昱扬张文彪高庆生暨南大学化学与材料学院广东广州511400

锌空气电池可作为一种无污染、长效、稳定可靠的电源,但其阴极氧还原反应(Oxygen Reduction Reaction, ORR)缓慢的动力学过程严重阻碍了大规模应用。本文通过表面活化策略在炭黑上构筑不饱和位点用于锚定Co,再以不同质量比的尿素作为氮... 详细信息

锌空气电池可作为一种无污染、长效、稳定可靠的电源,但其阴极氧还原反应(Oxygen Reduction Reaction, ORR)缓慢的动力学过程严重阻碍了大规模应用。本文通过表面活化策略在炭黑上构筑不饱和位点用于锚定Co,再以不同质量比的尿素作为氮源,制备了不同氮掺杂量的催化剂,并测试了一系列催化剂的ORR活性,及其在不同电解液中活性的差异。将催化剂用于组装锌空气电池,开路电压达1.441 V,并表现出良好的放电性能,峰值功率密度可达123.5 mW·cm^(-2)。

关键词：氧还原反应钴基氮掺杂碳催化剂锌空气电池

基于局部特征深度信息的绝缘子小样本缺陷检测

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电网技术 2024年第2期48卷 740-749页

作者：白晓静谢雅祺赵淼吴华张文彪谈元鹏叶玲玲华北电力大学控制与计算机工程学院北京市昌平区102206 中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

基于深度学习的目标检测技术已广泛应用于绝缘子缺陷检测中,然而现有目标检测算法主要基于大量缺陷样本训练网络模型,无法对少样本缺陷进行准确识别。针对绝缘子缺陷检测过程中缺陷样本量不足的问题,该文提出了一种基于局部特征深度信... 详细信息

基于深度学习的目标检测技术已广泛应用于绝缘子缺陷检测中,然而现有目标检测算法主要基于大量缺陷样本训练网络模型,无法对少样本缺陷进行准确识别。针对绝缘子缺陷检测过程中缺陷样本量不足的问题,该文提出了一种基于局部特征深度信息的绝缘子小样本缺陷检测方法。首先采用旋转目标检测网络改进Faster R-CNN(faster region-based convolutional neural network)模型提取绝缘子串区域,然后对绝缘子串特征进行划分,提取绝缘子串局部特征并基于深度推土距离(deep earth mover’s distance,Deep EMD)网络实现小样本缺陷检测。实验结果表明,在玻璃绝缘子自爆缺陷检测中,所提出方法采用2张训练样本可取得与现有目标检测方法 200张训练样本相同的效果,采用10张训练样本的绝缘子自爆检测在与真值框的交并比阈值为0.5至0.95之间的平均精度(mean average precision,mAP)达到0.65,该方法为小样本电力设备缺陷智能化检测提供了新的方法和思路。

关键词：绝缘子小样本学习目标检测缺陷识别卷积神经网络

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油藏地质建模与数值模拟一体化内涵及发展趋势

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石油学报 2024年第7期45卷 1152-1162页

作者：计秉玉张文彪何应付段太忠刘合中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院北京100083 中国石油勘探开发研究院北京100083

地质建模与油藏数值模拟是现代油藏研究与管理的重要工具,推动建模—数值模拟一体化技术发展与应用对油气藏高效开发具有重要意义。通过阐述建模—数值模拟学科的形成、发展及深度融合的历程,剖析了建模—数值模拟一体化在理念、流程、... 详细信息

地质建模与油藏数值模拟是现代油藏研究与管理的重要工具,推动建模—数值模拟一体化技术发展与应用对油气藏高效开发具有重要意义。通过阐述建模—数值模拟学科的形成、发展及深度融合的历程,剖析了建模—数值模拟一体化在理念、流程、算法和应用上的内涵,分析了建模—数值模拟一体化关键技术发展趋势。地质建模技术要向地震多信息驱动、多点统计学新算法、地质过程模拟、人工智能技术等方面继续探索;数值模拟技术要更加注重多相多组分多场耦合、物理化学渗流、全油藏一体化模拟、人工智能自动历史拟合等方向的深化研究。提出了实现建模—数值模拟一体化的主要做法,包括搭建一体化软件平台、建立规范流程标准、发挥示范引领作用以及大力培养复合型人才;并认为多维多尺度数据同化、构建油气藏开发大模型以及数字孪生是建模—数值模拟一体化的未来发展趋势。

关键词：建模—数值模拟一体化地质建模油藏数值模拟人工智能发展趋势

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基于水体重力影响的底水气藏见水时间预测

天然气勘探与开发 2024年第3期47卷 57-62页

作者：张文彪罗炫郑可天府永兴实验室四川成都610213 中国石油西南油气田公司蜀南气矿四川泸州646000 中国石油集团川庆钻探工程有限公司地质勘探开发研究院四川成都610051

底水气藏产水情况复杂,气井见水时间对底水气藏开发具有重大意义,以往对底水气藏见水时间的预测均未考虑水体重力的影响,导致对见水时间的预测不够准确。为进一步提高底水气藏见水时间预测的精度,基于渗流力学理论及流体在多孔介质中的... 详细信息

底水气藏产水情况复杂,气井见水时间对底水气藏开发具有重大意义,以往对底水气藏见水时间的预测均未考虑水体重力的影响,导致对见水时间的预测不够准确。为进一步提高底水气藏见水时间预测的精度,基于渗流力学理论及流体在多孔介质中的流动规律,建立了考虑水体重力影响的底水气藏见水时间预测公式,运用单因素分析法研究了水体流度、水体密度、储层孔隙度、井底距底水距离及生产压差对见水时间的影响。研究表明:底水气藏见水时间与储层孔隙度、井底距底水距离呈正相关关系,与水体流度、水体密度及生产压差呈负相关关系。由于该方法引入水体密度来分析水体重力对气藏见水时间的影响,与忽略了水体重力影响的气藏见水时间预测方法相比,预测时间更符合气藏实际情况,对现场生产管理具有重要的指导意义。

关键词：底水气藏见水时间水体重力渗流力学单因素分析水体流度水体密度井底距底水距离

In-situ reconstruction of catalysts in cathodic electrocatalysis: New insights into active-site structures and working mechanisms

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Journal of Energy Chemistry 2022年第7期31卷 414-436,I0011页

作者： wenbiao zhang Yang Yang Yi Tang Qingsheng Gao College of Chemistry and Materials Science and Guangdong Provincial Key Laboratory of Functional Supramolecular Coordination Materials and ApplicationsJinan UniversityGuangzhou 510632GuangdongChina Department of Chemistry Shanghai Key Laboratory of Molecular Catalysis and Innovative MaterialsLaboratory of Advanced Materials and Collaborative Innovation Center of Chemistry for Energy Materials(iCHEM)Fudan UniversityShanghai 200433China

Cathodic electrocatalytic reactions, such as hydrogen evolution and CO_(2)/N_(2) reduction, are the key processes that store intermittent electricity into stable chemical energy. Although a great progress has been made to boost activity and selectivity via elaborative catalyst design, the structure–property relationships have not been sufficiently understood in the context of surface reconfiguration under working conditions. Recent efforts devoted to tracking dynamic evolution of electrocatalysts using in-situ and/or operando techniques gave new insights into the real structure and working mechanism of active sites,and provided principles to design better catalysts. The achievement of cathodic electrocatalysts in this subject is herein summarized, focusing on the correlations between reconstructed surface and electrocatalytic performance. Briefly, the thermodynamics of reconstruction at cathodes is discussed at first, and then the representative progresses in H_(2) evolution and CO_(2)/N_(2) reduction are introduced in sequence to acquire insights into electrochemical processes on in-situ reconfigured surfaces or interfaces. Finally, a perspective is offered to guide future investigations. This review is anticipated to shed some new light on in-depth understanding cathodic electrocatalysis and exploiting prominent electrocatalysts.

关键词： Hydrogen evolution reaction CO_(2)reduction reaction Nitrogen reduction reaction In-situ reconstruction Electronic configurations Valence states Topological changes