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磨粒尺寸对往复密封用HNBR摩擦学性能的影响

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摩擦学学报（中英文） 2024年第8期44卷 1009-1020页

作者：甘豪何霞王国荣胡刚张文超西南石油大学机电工程学院四川成都610500 西南石油大学能源装备研究院四川成都610500 石油天然气装备技术四川省科技资源共享服务平台四川成都610500

为探究油润滑条件下磨粒尺寸对氢化丁腈橡胶摩擦性能的影响,使用UMT摩擦磨损试验机开展了高速往复摩擦试验.试验前对磨粒进行能谱分析并使用激光粒度分布仪统计其粒度分布.试验后使用白光干涉仪、扫描电镜对HNBR(氢化丁腈橡胶)磨损形貌... 详细信息

为探究油润滑条件下磨粒尺寸对氢化丁腈橡胶摩擦性能的影响,使用UMT摩擦磨损试验机开展了高速往复摩擦试验.试验前对磨粒进行能谱分析并使用激光粒度分布仪统计其粒度分布.试验后使用白光干涉仪、扫描电镜对HNBR(氢化丁腈橡胶)磨损形貌进行表征,为磨粒磨损机理的分析提供了支撑.磨损区域EDS(能量色散X射线谱仪)结果表明,各尺寸磨粒在HNBR表面不同程度的影响摩擦化学反应.磨损形貌表明磨粒在300目和150目之间存在由滚动向滑动转变的临界尺寸.在摩擦力位移曲线中发现每个往复周期内都存在2个大小不一的波峰,对其积分可得往复过程摩擦做功差,波峰差体现往复不平稳性.根据摩擦系数时变曲线将摩擦过程分为非稳态、稳态阶段.在摩擦非稳态阶段,磨粒使摩擦功往复差值增大.磨粒尺寸越大,往复摩擦做功差值也越大,趋于平稳越慢.在摩擦稳态阶段,与纯润滑组相比,滑动磨粒增大往复摩擦做功差值,滚动磨粒减小往复摩擦做功差值.滚动磨粒尺寸越大,往复摩擦做功差值越小.

关键词：氢化丁腈磨粒尺寸往复运动磨粒磨损临界尺寸

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室温钠硫电池硫正极催化剂的研究进展

储能科学与技术 2024年第1期13卷 231-239页

作者：黄祥龙李怡徐茂文西南大学材料与能源学院重庆400715

室温钠硫电池因其正负极材料丰富的自然资源、低廉的成本和优异的能量密度被视为极具竞争力的电化学储能系统。然而,严重的穿梭效应和缓慢的反应动力学是制约室温钠硫电池可持续发展和实际应用的两大障碍。在硫正极中引入适当的催化剂... 详细信息

室温钠硫电池因其正负极材料丰富的自然资源、低廉的成本和优异的能量密度被视为极具竞争力的电化学储能系统。然而,严重的穿梭效应和缓慢的反应动力学是制约室温钠硫电池可持续发展和实际应用的两大障碍。在硫正极中引入适当的催化剂被广泛证明是一种可以抑制多硫化物的穿梭效应并促进其氧化还原动力学的有效策略,并在近年来成为了该领域的研究焦点。本文从材料设计和优化的角度入手,首先总结了在室温钠硫电池硫正极中被报道的金属、金属氧化物、金属硫化物、金属氮化物、金属碳化物、MXenes、金属单原子及其他在内的各种主流催化剂,并讨论了调节催化剂的吸附和催化性质的各种有效调节策略,包括尺寸缩减、缺陷工程、电化学钠化及异质结工程等。最后,针对室温钠硫电池正极用催化剂的研究现状指出了其未来的发展趋势,并基于室温钠硫电池面临的重大挑战,从基础理论研究和实用化设计两个层面展望了其未来的发展方向。

关键词：室温钠硫电池穿梭效应催化剂动力学

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磷酸铁锂的高性能化研究进展

现代技术陶瓷 2024年第1期45卷 74-99页

作者：王延壮程仁飞杨金星王晓辉中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016

工业革命以来,科技的迅速发展不断丰富着人类的物质生活,与此同时化石能源(石油、煤炭、天然气等)大量消耗,二氧化碳排放逐年增加,全球变暖趋势加剧。燃油汽车是石油消耗的主力军。为落实“双碳”战略目标,新能源汽车发展迅猛。作为新... 详细信息

工业革命以来,科技的迅速发展不断丰富着人类的物质生活,与此同时化石能源(石油、煤炭、天然气等)大量消耗,二氧化碳排放逐年增加,全球变暖趋势加剧。燃油汽车是石油消耗的主力军。为落实“双碳”战略目标,新能源汽车发展迅猛。作为新能源汽车的动力来源,动力电池备受关注。开发价格低廉、资源丰富、安全性优异的动力电池是发展新能源汽车的重中之重。目前磷酸铁锂(LiFePO_(4))和三元正极材料广泛用作混合动力汽车(Hybrid Electrical Vehicle,HEV)和电动汽车(Electrical Vehicle,EV)锂离子电池中。前几年,受国家补贴政策影响,由于能量密度比三元正极材料低,LiFePO_(4)正极材料的出货量几乎停止增长,而三元正极材料一路高歌猛进,占据了新能源汽车的主要市场。随着补贴政策的退出,具有橄榄石结构的LiFePO_(4)因其具有成本低、安全性高、环境友好等诸多优点又重新获得青睐。同时,由于刀片电池等结构设计上的技术进步,LiFePO_(4)电池的能量密度大幅提高。2021年LiFePO_(4)正极材料的出货量超过三元正极材料,达到47万吨。然而,LiFePO_(4)较低的电子电导率(新能源汽车快速充放电的现实需要,提升LiFePO_(4)的电化学性能刻不容缓。目前的策略主要包括通过改善合成条件控制晶体的尺寸和取向、表面包覆、掺杂、缺陷控制等。本文从锂离子电池的组成及工作原理出发,结合LiFePO_(4)的晶体结构特征和充放电机制,深入探讨了LiFePO_(4)高性能化的研究进展,并提出了LiFePO_(4)未来的研究方向和发展趋势。

关键词： LiFePO_(4) 制备表面包覆掺杂

空心玻璃微珠低密度水泥有效弹性模量计算与分析

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断块油气田 2024年第5期31卷 900-908,915页

作者：刘曼宇李早元刘伟刘洋黄盛杨焱岚陈俊文西南石油大学油气藏地质及开发工程全国重点实验室四川成都610500 西南石油大学新能源与材料学院四川成都610500 西南石油大学石油与天然气工程学院四川成都610500 中国石油川庆钻探工程有限公司井下作业公司四川成都610052 西南石油大学化学化工学院四川成都610500

空心玻璃微珠低密度水泥是典型的高水灰比、低胶凝相、多掺杂的多相多层次非均质复合材料,在弹性阶段其宏观力学性能由细观、微观乃至纳观尺度下的组成与结构决定。为探究材料的细微观结构对宏观力学性能的影响,在细微观力学框架下,基于... 详细信息

空心玻璃微珠低密度水泥是典型的高水灰比、低胶凝相、多掺杂的多相多层次非均质复合材料,在弹性阶段其宏观力学性能由细观、微观乃至纳观尺度下的组成与结构决定。为探究材料的细微观结构对宏观力学性能的影响,在细微观力学框架下,基于Mori-Tanaka法、自洽法和四相模型,建立了考虑界面与微珠相互作用的微珠-低密度水泥弹性模量的多尺度均匀化理论模型,根据实验验证结果进行了影响因素拓展和分析。结果表明:水泥养护龄期越长,其弹性模量越高,但随着时间增长,弹性模量增大的趋势逐渐放缓,到28 d时趋于平稳;ITZ(界面过渡区)厚度是水泥弹性模量的重要影响因素,厚度的增加会使水泥的弹性模量极大地减小;微珠的密度与弹性模量共同影响水泥的弹性模量。

关键词：低密度水泥空心玻璃微珠弹性模量多尺度均匀化

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Si光阳极稳定性提高策略研究进展

材料导报 2024年第2期38卷 1-9页

作者：王蜀湘卢星宇邹力任洁王留留谢佳乐西南石油大学新能源与材料学院成都610500 西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室成都610500

利用光电化学水分解技术实现绿氢制取是解决人类面临的能源危机和环境污染的极有效与可行的途径之一,受到广泛的关注与研究。半导体Si作为一种优异的光电极材料,具有理想的1.12 eV窄带隙、宽太阳光谱吸收范围(300~1100 nm)、高的载流子... 详细信息

利用光电化学水分解技术实现绿氢制取是解决人类面临的能源危机和环境污染的极有效与可行的途径之一,受到广泛的关注与研究。半导体Si作为一种优异的光电极材料,具有理想的1.12 eV窄带隙、宽太阳光谱吸收范围(300~1100 nm)、高的载流子传输性能(晶体硅μn=1350 cm^(2)/(V·s),μp=500 cm^(2)/(V·s),常温)以及高结晶性等优点。但是,Si的价带边远低于水分解析氧反应1.23 VRHE,以及析氧反应涉及四电子转移过程,导致Si光阳极本征析氧反应动力学缓慢;同时,Si光阳极表面会生成绝缘性SiO_(2)层或SiO_(2)(OH)^(2-)层,导致严重的光腐蚀和稳定性问题等,成为限制其实际应用的重大挑战。近年来,研究者提出了许多提高Si光阳极光氢转换效率与稳定性的策略。本文重点对Si光阳极的提高策略研究进展进行综述,包括催化层、保护层、电解液保护以及界面工程四类;其次对光电化学水分解基本原理以及Si半导体材料作光阳极的可行性与优缺点进行分析;最后基于上述研究进展,对提高Si光阳极效率与稳定性的未来发展进行了综述与展望。

关键词： Si光阳极光电化学水解稳定性提高策略

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掺氢天然气管道本体及焊缝裂纹扩展研究进展

安全与环境学报 2024年第8期24卷 3063-3073页

作者：吴瑕谭旻倩张沁蕊贾文龙西南石油大学石油与天然气工程学院成都610500 资阳石油钢管有限公司四川资阳641300

天然气管道掺氢输送是实现大规模输氢的有效方式,然而管道钢本体及焊缝在渗氢后会因氢脆而裂纹扩展加剧。综述了不同氢分压、加载频率、残余应力等条件下,管道本体与焊缝渗氢后的裂纹扩展试验研究进展,总结了渗氢钢材的裂纹扩展机制,分... 详细信息

天然气管道掺氢输送是实现大规模输氢的有效方式,然而管道钢本体及焊缝在渗氢后会因氢脆而裂纹扩展加剧。综述了不同氢分压、加载频率、残余应力等条件下,管道本体与焊缝渗氢后的裂纹扩展试验研究进展,总结了渗氢钢材的裂纹扩展机制,分析了钢材裂纹扩展的理论和唯象模型,介绍了分子动力学模拟、有限元方法等数值模拟技术在掺氢钢材裂纹扩展研究领域的应用。对照天然气管道掺氢输送后本体及焊缝的安全性管理需求,分析了试验、理论及数值模拟三方面研究在预测和防止管道裂纹扩展方面存在的不足,阐明了下一步研究的机遇与挑战,提出了试验、理论及模拟三方面的协同研究方法,为维护掺氢天然气管道运行全生命周期的安全提供了借鉴。

关键词：安全工程掺氢天然气氢脆裂纹扩展氢与材料相容性

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考虑环境惩罚的综合能源系统多季节优化研究

储能科学与技术 2024年第10期13卷 3720-3729页

作者：王君梅吴晓南廖柏睿西南石油大学土木工程与测绘学院四川成都610500 西南石油大学工程学院四川南充637000 上海交通大学四川研究院四川成都610200

建筑用能是能源行业的用能大户,而综合能源系统能整合各类能量,为了实现楼宇型综合能源系统的低碳、经济运行,本工作开展了综合能源系统相关优化研究。以两种不同类型建筑作为研究对象,系统包含太阳能、地热能等清洁能源,提出了以矩阵... 详细信息

建筑用能是能源行业的用能大户,而综合能源系统能整合各类能量,为了实现楼宇型综合能源系统的低碳、经济运行,本工作开展了综合能源系统相关优化研究。以两种不同类型建筑作为研究对象,系统包含太阳能、地热能等清洁能源,提出了以矩阵形式建模的能量枢纽模型;以建筑夏、冬两季典型日为数据基础,以典型日综合运行费用最低为目标建立优化调度模型,采用CPLEX软件结合改进NSGA-Ⅱ算法求解模型;通过算例结果表明,整体上冬季优化效果高出夏季优化效果10%左右;数据显示优化后的建筑综合运行费用节省率在15%~35%且能限制污染物排放量,具有良好的经济效益和环境效益。

关键词：综合能源能源耦合储能混合整数线性模型优化调度

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砂岩型铀矿形成的新模式:来自深部有机流体的成矿作用

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地学前缘 2024年第1期31卷 368-383页

作者：刘池洋张龙黄雷吴柏林王建强张东东谭成仟马艳萍赵建社西北大学大陆动力学国家重点实验室地质学系陕西西安710069 西安石油大学地球科学与工程学院陕西西安710065 西北大学化学与材料科学学院陕西西安710069

已有的铀成矿模式大多认为,砂岩型铀矿是浅表层含氧水从盆地周邻蚀源区析出携带的外源铀汇入盆地而成矿。本研究发现,鄂尔多斯盆地北部伊盟隆起东部砂岩型铀矿矿集区的地质演化、地貌特征和铀成矿与此成矿模式相悖。其中令人困惑的关键... 详细信息

已有的铀成矿模式大多认为,砂岩型铀矿是浅表层含氧水从盆地周邻蚀源区析出携带的外源铀汇入盆地而成矿。本研究发现,鄂尔多斯盆地北部伊盟隆起东部砂岩型铀矿矿集区的地质演化、地貌特征和铀成矿与此成矿模式相悖。其中令人困惑的关键问题是铀成矿物质的来源。对研究区的代表性矿物铀石(形成于强还原环境)及其共生的矿物进行多种地球化学测试分析发现:铀矿区存在淡水低温和中高盐度热液两类截然不同的铀矿化环境;铀成矿年龄主体小于80 Ma。结合盆地煤系气源岩富铀、天然气耗散量巨大和在伊盟隆起发现大面积分布的多种与成熟煤型气耗散有关的蚀变产物和凝析油苗,综合相关模拟实验和测试分析,提出了铀源来自深部的铀成矿新模式:来自盆地中部深层富铀煤系地层中的溶气热流体,在向伊盟隆起东部高部位运移耗散过程中,萃取并携带母岩和沿途围岩富铀地层中的铀元素运移到浅层,随温压降低亮晶方解石与铀石相伴沉淀完成了热液成矿过程,被析出的大规模有机天然气则在浅表层低温成矿同时为铀矿的保存创造了还原环境。此铀成矿新模式拓展了盆地勘探铀矿的思路和领域,提升了多种能源矿产相互作用的成矿效应和综合评价预测的科学性。

关键词：铀成矿新模式深部铀源天然气耗散热流体成矿鄂尔多斯盆地北部伊盟铀成矿区

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橡胶颗粒增强双网络结构堵水冻胶性能研究

石油与天然气化工 2024年第3期53卷 73-78页

作者：何世伟靳永红王磊王犁鲁红升中国石化西北油田分公司西南石油大学化学化工学院西南石油大学新能源与材料学院油气田应用化学四川省重点实验室

目的研究橡胶颗粒增强双网络结构堵水冻胶性能,解决塔河油田为代表的缝洞型油藏在注水开发、注气开发过程中,出水、气窜现象频发的问题。方法选用丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸二元聚合物和疏水缔合聚合物为主剂,乌洛托品、间苯二... 详细信息

目的研究橡胶颗粒增强双网络结构堵水冻胶性能,解决塔河油田为代表的缝洞型油藏在注水开发、注气开发过程中,出水、气窜现象频发的问题。方法选用丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸二元聚合物和疏水缔合聚合物为主剂,乌洛托品、间苯二酚和有机铬为交联剂,橡胶颗粒为增强剂制备了一种复合冻胶,详细考查了橡胶颗粒对冻胶基液黏度、成胶时间、成胶强度、耐稀释、耐温耐盐性能和封堵效果的影响规律。结果橡胶颗粒的加入,对冻胶基液黏度和成胶时间没有明显的改变,但对成胶强度、耐温耐盐性能和封堵效果具有明显提高作用。其中,橡胶颗粒质量分数为5%的增强冻胶的屈服应力达326.4 Pa,150℃下老化30天,脱水率仅为2.71%,对缝宽1 mm的裂缝岩心进行封堵,盐水突破压力梯度达到3.94 MPa/m。这表明,橡胶颗粒增强的双网络结构冻胶具有优异的封堵能力。结论该研究填补了塔河油田耐高温高盐堵水冻胶的技术空白,为塔河油田堵水技术发展提供了新的研究思路。

关键词：橡胶颗粒冻胶封堵耐温耐盐