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A Single-Layer Piezoelectric Composite Separator for Durable Operation of Li Metal Anode at High Rates

Energy & Environmental Materials 2024年第1期7卷 265-274页

作者： Yuanpeng Ji Botao Yuan Jiawei Zhang zhezhi liu Shijie Zhong Jipeng liu Yuanpeng liu Mengqiu Yang Changguo Wang Chunhui Yang Jiecai Han Weidong He National Key Laboratory of Science and Technology on Advanced Composites in Special Environments and Center for Composite Materials and StructuresHarbin Institute of TechnologyHarbin 150080China MIIT Key Laboratory of Critical Materials Technology for New Energy Conversion and Storage School of Chemistry and Chemical EngineeringHarbin Institute of TechnologyHarbin 150080China School of Petroleum Engineering Chongqing University of Science and TechnologyChongqing 401331China State Key Laboratory of Urban Water Resource and Environment Harbin Institute of TechnologyHarbin 150080China Chongqing Research Institute Harbin Institute of TechnologyChongqing 401151China School of Mechanical Engineering Chengdu UniversityChengdu 610106China

Piezoelectric ceramic and polymeric separators have been proposed to effectively regulate Li deposition and suppress dendrite growth,but such separators still fail to satisfactorily support durable operation of lithium metal batteries owing to the fragile ceramic layer or low-piezoelectricity polymer as ***,by combining PVDF-HFP and ferroelectric BaTiO_(3),we develop a homogeneous,single-layer composite separator with strong piezoelectric effects to inhibit dendrite growth while maintaining high mechanical *** squeezed by local protrusion,the polarized PVDF-HFP/BaTiO_(3)composite separator generates a local voltage to suppress the local-intensified electric field and further deconcentrate regional lithium-ion flux to retard lithium deposition on the protrusion,hence enabling a smoother and more compact lithium deposition morphology than the unpoled composite separator and the pure PVDF-HFP separator,especially at high ***,the homogeneous incorporation of BaTiO_(3)highly improves the piezoelectric performances of the separator with residual polarization of 0.086 pC cm^(-2)after polarization treatment,four times that of the pure PVDF-HFP separator,and simultaneously increases the transference number of lithium-ion from 0.45 to *** from the prominent piezoelectric mechanism,the polarized PVDF-HFP/BaTiO_(3)composite separator enables stable cyclic performances of Li||LiFePO_(4)cells for 400 cycles at 2 C(1 C=170 mA g^(-1))with a capacity retention above 99%,and for 600 cycles at 5 C with a capacity retention over 85%.

关键词： composite separator Li metal anodes piezoelectric materials PVDF-HFP uniform Li deposition

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Modification strategies for non-aqueous, highly proton-conductive benzimidazole-based high-temperature proton exchange membranes

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Chinese Chemical Letters 2024年第4期35卷 43-51页

作者： Yunfa Dong Shijie Zhong Yuhui He zhezhi liu Shengyu Zhou Qun Li Yashuai Pang Haodong Xie Yuanpeng Ji Yuanpeng liu Jiecai Han Weidong He National Key Laboratory of Science and Technology on Advanced Composites in Special Environments and Center for Composite Materials and StructuresHarbin Institute of TechnologyHarbin 150080China School of Petroleum Engineering Chongqing University of Science and TechnologyChongqing 401331China School of Physics University of Electronic Science and Technology of ChinaChengdu 610054China MIIT Key Laboratory of Critical Materials Technology for New Energy Conversion and Storage School of Chemistry and Chemical EngineeringHarbin Institute of TechnologyHarbin 150001China Chongqing Research Institute Harbin Institute of TechnologyChongqing 401151China School of Mechanical Engineering Chengdu UniversityChengdu 610106China

High-temperature proton exchange membranes(HT-PEMs) possess excellent thermal and outstanding electrochemical stability, providing an avenue to realize high-temperature proton exchange membranes fuel cells(HT-PEMFCs) with both superior power density and long-term durability. Unfortunately, polybenzimidazole(PBI), a typical material for conventional HT-PEMs, fails to compromise the high nonaqueous proton conductivity and high mechanical properties, thus hindering their practical *** efficient nonaqueous proton conduction is crucial for HT-PEMFC, and many insightful research works have been done in this area. However, there still lacks a report that integrates the host-guest interactions of phosphoric acid doping and the structural stability of polymers to systematically illustrate modification strategies. Here, we summarize recent advancements in enhancing the nonaqueous proton conduction of HT-PEMs. Various polymer structure modification strategies, including main chain and side group modification, cross-linking, blocking, and branching, are reviewed. Composite approaches of polymer, including compounding with organic porous polymers, filling the inorganic components and modifying with ionic liquids, etc., are also covered in this work. These strategies endow the HT-PEMs with more free volume, nanophase-separated structure, and multi-stage proton transfer channels, which can facilitate the proton transportation and improve their performance. Finally, current challenges and future directions for further enhancements are also outlined.

关键词： Benzimidazole Nonaqueous proton conduction Free volume Nanophase-separated structure Structure modification

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多重交联水凝胶体系的抗剪切性能评价研究

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日用化学工业（中英文） 2023年第10期53卷 1173-1179页

作者：蒲草朱诗杰刘丽娟汪士凯徐建根刘哲知南充职业技术学院四川南充637000 重庆科技学院石油与天然气工程学院重庆401331 深圳市百勤石油技术有限公司广东深圳518054 常州大学石油与天然气工程学院能源学院江苏常州213164

凝胶调驱体系注入过程中的强剪切降解作用严重阻碍了施工应用效果,改善凝胶调驱体系的抗剪切性能,实现高效的深部调驱十分重要。通过对比疏水缔合聚合物(DHAP)与部分水解聚丙烯酰胺为主剂(HPAM)的多重交联水凝胶体系,开展抗剪切性、成... 详细信息

凝胶调驱体系注入过程中的强剪切降解作用严重阻碍了施工应用效果,改善凝胶调驱体系的抗剪切性能,实现高效的深部调驱十分重要。通过对比疏水缔合聚合物(DHAP)与部分水解聚丙烯酰胺为主剂(HPAM)的多重交联水凝胶体系,开展抗剪切性、成胶性能、老化稳定性、封堵能力和调驱效果等内容研究。结果表明:疏水缔合聚合物在经历注入速度为175 mL/min的炮眼剪切后,黏度损失率仅4%,交联成胶后依然具备15 Pa·s的高强度,在多孔介质中的封堵率能够达到91%;在并联岩心驱替实验中,能够有效调驱,扩大对低渗岩心的波及效率,比HPAM为主剂的体系提高10%的原油采收率。通过适当降低共价交联密度,构筑的适度共价交联+非共价交联的水凝胶体系,能够在多孔介质中建立起较好的调驱作用能力。

关键词：凝胶体系剪切降解调驱作用封堵效率非共价交联

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盐沉析技术堵气窜实验

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天然气工业 2013年第9期33卷 74-78页

作者：金发扬田园媛蒲万芬袁成东郭勇刘哲知西南石油大学石油工程学院中海油服油田生产研究院

注入气在地层中气窜是长期困扰注气开发油气田的技术难题，特别在高温（≥120℃）高盐（≥20×10^4mg／L）条件下，因凝胶、泡沫等堵气窜技术不满足恶劣的油藏条件，使得堵气窜变得更加困难。基于盐沉析理论和堵气窜提高波及体积原理，... 详细信息

注入气在地层中气窜是长期困扰注气开发油气田的技术难题，特别在高温（≥120℃）高盐（≥20×10^4mg／L）条件下，因凝胶、泡沫等堵气窜技术不满足恶劣的油藏条件，使得堵气窜变得更加困难。基于盐沉析理论和堵气窜提高波及体积原理，提出了盐沉析堵气窜技术。采用电镜扫描研究了盐结晶颗粒的微观结构，用单岩心和并联岩心流动实验，研究了盐沉析对气窜的封堵能力，并与水气交替和泡沫的堵气窜能力进行了对比，同时开展了盐沉析后的耐冲刷实验和解堵实验。结果表明：多层堆积的盐结晶颗粒使盐沉析对不同渗透率气窜层均有较好封堵能力，封堵率介于55．18％～68．34％，且盐沉析对气窜的封堵率分别比水气交替和泡沫高21．06％和19．27％；盐沉析具有良好的耐冲刷性、较好的选择性封堵能力和可解堵性，累积注入气20PV时封堵率仍大于50％，解堵后封堵率可降至3％。盐沉析堵气窜技术有良好的耐温、耐盐性和完善的堵气窜提高气驱波及体积优势，对解决恶劣油气田的气窜问题具有重要意义。

关键词：盐沉析气窜封堵物模实验注气波及体积机理

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轻质油藏注空气氧化特性及动力学研究

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油气藏评价与开发 2018年第2期8卷 35-40页

作者：蒲万芬顾飞宋戈刘鹏刚刘哲知西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室四川成都610500 中国石化西南油气分公司川东北采气厂四川阆中637400

通过静态氧化管实验以及热重/微分热重(TG/DTG)手段研究了轻质原油在不同含氧浓度空气(21%和8%)以及储层岩石颗粒条件下原油氧化特征,并结合Arrhenius氧化动力学模型定量地表征各因素对原油氧化活性影响的大小。结果表明:空气中含氧浓... 详细信息

通过静态氧化管实验以及热重/微分热重(TG/DTG)手段研究了轻质原油在不同含氧浓度空气(21%和8%)以及储层岩石颗粒条件下原油氧化特征,并结合Arrhenius氧化动力学模型定量地表征各因素对原油氧化活性影响的大小。结果表明:空气中含氧浓度减小会降低氧化反应速率,储层岩石对原油氧化的催化作用促进氧化反应的进行;原油经贫氧空气氧化后剩余气体中含氧浓度显著下降,大大提高了空气驱的安全性;热动力学分析表明:原油经历了低温氧化、燃料沉积及高温氧化三个阶段,储层岩石对原油氧化的积极作用强于氧气浓度降低所产生的消极影响,可显著降低原油在贫氧空气中的活化能,这一发现有利于贫氧空气驱的推广应用。

关键词：轻质原油氧化特征含氧浓度储层岩石氧化动力学

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基于多轮次注采渗流实验分析的挥发性油藏储气库建库可行性评价

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天然气工业 2022年第12期42卷 65-71页

作者：刘伟王群一孙彦春高广亮何海燕贾倩向祖平雷函林刘哲知中国石油冀东油田公司勘探开发研究院重庆科技学院石油与天然气工程学院

油藏型储气库兼具提高原油采收率及储存天然气两大作用,目前受到了国内外专家的广泛关注。但油藏建库远比气藏建库复杂,国内外针对油藏型储气库渗流特征、相态变化特征、建库可行性等方面的研究较少,严重制约了油藏型储气库的发展。为此... 详细信息

油藏型储气库兼具提高原油采收率及储存天然气两大作用,目前受到了国内外专家的广泛关注。但油藏建库远比气藏建库复杂,国内外针对油藏型储气库渗流特征、相态变化特征、建库可行性等方面的研究较少,严重制约了油藏型储气库的发展。为此,以冀东油田某断块油藏为例,开展多周期注采相渗实验测试、长细管混相压力实验测试,结合油气相态实验与气驱油多周期注采实验,分析明确油藏型储气库建库可行性及建库过程中的渗流规律。研究结果表明:①原油与天然气混相压力为36.2 MPa(高于设计上限压力35 MPa),注采过程中不能发生混相;②注入气溶解能够使原油黏度降低、体积膨胀,经5轮次注采后,天然气抽提能力变弱,原油黏度降低幅度减小,注气改善原油性质的能力略有下降;③经过5轮次油—气和水—气注采后,油和水仍保持较高的渗流能力,但气—油、气—水两相共渗区变窄,渗流能力减弱,气驱油和水效率有一定下降;④相比于水驱,经过5轮次注采后,可提高原油采收率20%,岩心内含气饱和度达到47%。结论认为,多周期注采后能够形成较大库容,且在此基础上能够大幅度提高采收率,该研究成果可为油藏型储气库建设提供技术支持。

关键词：油藏型储气库水驱油藏相态变化特征多周期注采驱油效率相渗曲线提高采收率储气库库容

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泡沫-原油作用稳定性影响因素研究

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油田化学 2015年第3期32卷 355-359页

作者：庞诗师蒲万芬李玥洋刘哲知王崇阳刘寅飞油气藏地质及开发工程国家重点实验室(西南石油大学) 四川成都610500 中国石油西南油气田分公司勘探开发研究院四川成都610051 中国石油吉林油田分公司吉林松原138000

为了更好的认识原油与泡沫的相互作用,研究了原油类型、油相含量、表面活性剂浓度、表面活性剂类型、矿化度、烷烃链长和聚合物加量对泡沫与原油作用稳定性的影响。对不同条件下,加油前后的泡沫析液半衰期进行了测定。结果表明：不同原... 详细信息

为了更好的认识原油与泡沫的相互作用,研究了原油类型、油相含量、表面活性剂浓度、表面活性剂类型、矿化度、烷烃链长和聚合物加量对泡沫与原油作用稳定性的影响。对不同条件下,加油前后的泡沫析液半衰期进行了测定。结果表明：不同原油对泡沫稳定性的影响不同,TK729油对泡沫的稳定作用最强。在一定油相含量范围内,轻质油和重质油都可以提高泡沫的稳定性。不同表面活性剂体系对原油的敏感性不同,阴离子表面活性剂AS遇油稳定性最好。在两性表面活性剂Mz和As（复配质量比1：2）体系中加入20%TK729油,当表面活性剂加量低于0.05%时,原油起消泡作用;当其加量高于0.075%时,原油起稳泡作用。矿化度的升高对泡沫与油作用的稳定性不利,在矿化度低于5×10^4mg/L时,油起稳泡作用,矿化度高于10×10^4mg/L时,油起消泡作用;碳数大于16的长链烷烃起稳泡作用,短链烷烃起消泡作用;聚合物的加入可以提高泡沫遇油的稳定性,聚合物加量越大,泡沫稳定性越强。

关键词：泡沫稳定性原油表面活性剂半衰期影响因素

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海上低渗油田破乳剂室内实验筛选及应用效果评价

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重庆科技学院学报（自然科学版） 2023年第4期25卷 37-42页

作者：刘景亮林超衣勇磊郭宇刘哲知中海石油(中国)有限公司天津分公司渤南作业公司天津300456 重庆科技学院石油与天然气工程学院重庆401331

M油田为海上低渗砂岩油田,随着产液量的增加,油水处理系统压力不断增大,目前采用的破乳剂(TS)加药量越来越大,对药剂原材料采购、生产的要求越来越高。此项研究通过室内实验及中试试验筛选新的破乳剂,破乳剂初筛、复筛实验结果表明:破乳... 详细信息

M油田为海上低渗砂岩油田,随着产液量的增加,油水处理系统压力不断增大,目前采用的破乳剂(TS)加药量越来越大,对药剂原材料采购、生产的要求越来越高。此项研究通过室内实验及中试试验筛选新的破乳剂,破乳剂初筛、复筛实验结果表明:破乳剂BH-228、BH-248、BH-177效果优于TS。选择BH-248开展现场中试试验,结果表明:当BH-248质量浓度为80 mg/L时,原油外输含水不超过8%、原油流程运行稳定、各级水质无明显变化,能够满足原油处理的要求。

关键词：海上低渗油田破乳剂室内实验筛选现场中试

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驱油用聚合物溶液的流变模型应用优化研究

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油气藏评价与开发 2022年第4期12卷 677-683页

作者：朱诗杰叶仲斌施雷庭宋瑞徐建根刘哲知重庆科技学院石油与天然气工程学院重庆401331 成都工业学院四川成都611730 西南石油大学油气藏地质与开发工程国家重点实验室四川成都610500 中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司天津300452

流变测试手段的进步推进了研究人员在较广的测试区间内对黏弹性流体的认识。驱油用聚合物溶液呈现“三段式”的流变曲线特征(零剪切段、剪切变稀、极限剪切段),极其需要一个更为准确的描述模型和限定条件。以部分水解聚丙烯酰胺和疏水... 详细信息

流变测试手段的进步推进了研究人员在较广的测试区间内对黏弹性流体的认识。驱油用聚合物溶液呈现“三段式”的流变曲线特征(零剪切段、剪切变稀、极限剪切段),极其需要一个更为准确的描述模型和限定条件。以部分水解聚丙烯酰胺和疏水缔合聚合物为研究对象,通过分析较广范围(0.01~10000 s^(-1))的流变曲线,结合黏弹性模量变化进行研究。结果表明:在实验条件下,两种聚合物的流变曲线可以用Carreau流变模型进行描述;疏水缔合作用形成的结构黏度,大幅度增强了溶液的弹性作用,使聚合物溶液AP-P4的弹性模量占据主导。考虑弹性特征对流变曲线的影响,应用小幅振荡实验数据推导的松弛时间谱,限制特征松弛时间(λ)的取值范围,最后通过Carreau流变模型的非线性回归拟合曲线高度匹配了实验数据。研究黏弹性溶液流变本构方程时,需充分考虑溶液特性,搭建不同测试参数间的相互关系,建立合理的限制条件,是优化和改进黏弹性流体流变本构方程的有效手段。

关键词：疏水缔合聚合物黏弹性流变性本构方程特征松弛时间

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传统村落风貌演变的定量化分析方法

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华侨大学学报（自然科学版） 2017年第6期38卷 811-817页

作者：刘晓芳涂哲智华侨大学建筑学院福建厦门361021

以闽北传统村落为例,构建传统建筑坡屋顶面积变化指数和新建建筑屋顶面积指数,定量化计算传统建筑受损程度及建筑"加改建"数量,并结合实地踏勘调研,分析传统村落的风貌演变状况.研究结果表明:基于屋顶形态的定量化分析能为研究传统村落... 详细信息

以闽北传统村落为例,构建传统建筑坡屋顶面积变化指数和新建建筑屋顶面积指数,定量化计算传统建筑受损程度及建筑"加改建"数量,并结合实地踏勘调研,分析传统村落的风貌演变状况.研究结果表明:基于屋顶形态的定量化分析能为研究传统村落风貌演变提供快捷有效的方法,及时为传统村落保护提供科学依据;定量化分析反映出传统村落的住房"加改建"需求,将其与实地调研相结合,能更全面深入地研究传统村落的风貌演变状况及原因.

关键词：传统村落风貌演变屋顶形态屋顶面积加改建闽北

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