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锂内盐两性离子聚合物电解质的制备与电化学性能研究

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高分子学报 2024年第3期55卷 296-308页

作者：刘书畅吴海莹张灵志中国科学院可再生能源重点实验室、广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室、中国科学院广州能源研究所广州510640 中国科学技术大学合肥230026

与有机电解液相比,聚合物电解质可以有效提高电池的安全性和能量密度,但离子电导率低、电化学窗口较窄和对锂金属不稳定等问题限制了其实际应用.本文工作通过自由基共聚制备了一种复合锂内盐两性离子聚合物(P(AMPSLi-IL)).通过静电纺丝... 详细信息

与有机电解液相比,聚合物电解质可以有效提高电池的安全性和能量密度,但离子电导率低、电化学窗口较窄和对锂金属不稳定等问题限制了其实际应用.本文工作通过自由基共聚制备了一种复合锂内盐两性离子聚合物(P(AMPSLi-IL)).通过静电纺丝技术将不同质量比的P(AMPSLi-IL)和聚乙烯醇(PVA)制备为一系列的纳米纤维膜(PVA-P(AMPSLi-IL)),其热分解温度为280℃,其中PVA9-P(AMPSLi-IL)1的拉伸强度最大为13.8 MPa.将双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)溶于碳酸乙烯酯(EC)中,配制1 mol·L^(-1)的溶液作为基础电解液.纤维膜在基础电解液中,以二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)作为交联剂原位凝胶化得到电解质膜.优化后的PVA9-P(AMPSLi-IL)_(1)基电解质室温离子电导率高达2.87×10^(-3) S·cm^(-1),锂离子迁移数高达0.85.而且该电解质的氧化电位为4.34 V(versus Li/Li^(+)),优于基础电解液的3.92 V(versus Li/Li^(+)).在锂锂对称电池中该电解质能保持超过1800 h的稳定循环,展示了对锂金属极佳的界面稳定性.将该电解质应用于磷酸铁锂半电池,0.5 C下其初始放电比容量为145.7 mAh·g^(-1),200圈后的容量保持率达79.0%.

关键词：锂金属电池聚合物电解质两性离子聚合物聚乙烯醇

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预混火焰在封闭狭缝内传播动力学研究

工程热物理学报 2024年第3期45卷 886-894页

作者：霍杰鹏苏航蒋利桥汪小憨中国科学院广州能源研究所广州510640 中国科学院可再生能源重点实验室广州510640 广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室广州510640 上海空间推进研究所上海201112

本文构建了一个封闭圆盘狭缝空间的一维平面火焰动力学模型,研究了存在壁面热损失条件下可燃混合物在封闭的圆盘狭缝定容装置内火焰的传播特性。模型预测结果与实验结果定性地吻合。模型表明显示,壁面散热降低火焰传播速度的机制在于其... 详细信息

本文构建了一个封闭圆盘狭缝空间的一维平面火焰动力学模型,研究了存在壁面热损失条件下可燃混合物在封闭的圆盘狭缝定容装置内火焰的传播特性。模型预测结果与实验结果定性地吻合。模型表明显示,壁面散热降低火焰传播速度的机制在于其使高温已燃气体向低温未燃气体方向的膨胀能力减小,导致火焰前锋的当地流场速度降低,而且同时降低了火焰温度和燃烧反应速率。因此增大初始压力或掺氢气等低活化能的反应物能够有效降低壁面散热的不利影响。该计算模型能够丰富微小尺度封闭空间内火焰传播相关理论,并提供在微小封闭空间内提高火焰传播速度和燃烧效率的理论依据和调控手段。

关键词：层流火焰微尺度燃烧壁面散热火焰动力学

基于生物基衍生有机溶剂的木质纤维素预处理研究进展

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化工进展 2024年第6期43卷 3347-3358页

作者：谢国平谭雪松刘鹏苗长林许光文庄新姝沈阳化工大学机械与动力工程学院辽宁沈阳110142 中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源重点实验室广东省新能源与可再生能源研究与开发重点实验室广东广州510640

木质纤维素类生物质是地球上最丰富的可再生资源,但纤维素、半纤维素、木质素三组分之间复杂的键合结构限制了其有效的转化利用。有机溶剂预处理是消除这种顽抗性的有效方法,其能有效拆解三组分、提高纤维素酶水解性能,并回收高纯木质... 详细信息

木质纤维素类生物质是地球上最丰富的可再生资源,但纤维素、半纤维素、木质素三组分之间复杂的键合结构限制了其有效的转化利用。有机溶剂预处理是消除这种顽抗性的有效方法,其能有效拆解三组分、提高纤维素酶水解性能,并回收高纯木质素组分。随着对溶剂绿色和可持续性的要求,预处理有机溶剂正逐渐向生物基衍生溶剂方向发展,近期已有多种新型的生物基衍生溶剂预处理的报道。本文系统综述了基于Hansen溶度参数理论和CHEM21绿色溶剂指南的有机溶剂预处理体系设计,分别归类为均相体系、两相体系和多元相转化体系,归纳了生物基衍生预处理有机溶剂应用的研究进展,在此基础上探论了生物基衍生溶剂预处理面临的挑战和应用前景,以期为木质纤维素类生物质的有机溶剂预处理体系的设计和选择提供参考。

关键词：有机溶剂预处理生物基衍生溶剂木质纤维素类生物质溶解度参数相对能差

退役磷酸铁锂电池与三元锂电池正极材料直接修复研究进展

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化工进展 2024年第6期43卷 3336-3346页

作者：王厚然李德念董楠航阳济章倪轩辕叶嘉鸿袁浩然陈勇中国科学院广州能源研究所广东广州510640 东北电力大学能源与动力工程学院吉林吉林132000 广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室广东广州510640 中国科学院可再生能源重点实验室广东广州510640

锂电池产业的迅猛发展以及新型储能对锂离子电池需求的进一步增长预期引起了各界对相关资源与环境问题的广泛担忧,因此退役锂离子电池的回收利用已成为当前产业体系中的重要一环。锂离子电池的正极材料是锂电池中最具价值的部分,相比于... 详细信息

锂电池产业的迅猛发展以及新型储能对锂离子电池需求的进一步增长预期引起了各界对相关资源与环境问题的广泛担忧,因此退役锂离子电池的回收利用已成为当前产业体系中的重要一环。锂离子电池的正极材料是锂电池中最具价值的部分,相比于目前已投入生产的湿法回收与火法回收工艺,针对退役正极材料直接修复的研究目前仍处于起步阶段,因其相比于传统回收方法具有绿色廉价等优势,未来仍然存在可观的开发空间。本文介绍了磷酸铁锂电池与三元锂电池及两种锂离子电池正极材料的主要失效原因,以及针对此两种锂离子电池退役后其正极材料的几种直接修复方法,并对不同直接修复方法存在的问题进行了梳理,进而对正极材料直接修复提出相关建议,以期直接修复可以在锂电行业有更广阔的发展。

关键词：锂电池正极材料修复再生

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STS304管表面“氧化+结焦”处理对碳氢燃料热解结焦的抑制作用

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燃烧科学与技术 2024年第1期30卷 53-60页

作者：李浩文杨子昕张威宋谦石汪小憨中国科学院广州能源研究所广州510640 中国科学院可再生能源重点实验室广州510640 中国科学院大学北京100049 中国科学技术大学能源科学与技术学院合肥230026

采用氧化或结焦方式对STS304内表面进行预处理,得到反应管O-STS304、C-STS304、OC-STS304,将其与STS304和TA管开展SEM/AFM表面形貌、表面元素XPS和导热系数等参数测试.结焦引入碳层增加了STS304内表面的粗糙度以及导热热阻,但一定程度... 详细信息

采用氧化或结焦方式对STS304内表面进行预处理,得到反应管O-STS304、C-STS304、OC-STS304,将其与STS304和TA管开展SEM/AFM表面形貌、表面元素XPS和导热系数等参数测试.结焦引入碳层增加了STS304内表面的粗糙度以及导热热阻,但一定程度抑制了催化结焦,同时提高了管材耐温性.采用MCH热解结焦实验发现,氧化和结焦预处理对热解影响很小,结焦处理可以显著降低催化反应管的结焦速率,5种管材的结焦速率排序为STS304>O-STS304>OC-STS304>TA>C-STS304.因此,对镍基催化反应管进行结焦预处理可以有效抑制结焦.

关键词：碳氢燃料热解结焦流动反应器表面结焦钝化反应管材质

果蔬垃圾重复批次发酵协同制备乳酸和短链脂肪酸

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农业工程学报 2024年第12期40卷 255-263页

作者：刘会亮伍迪王智甄峰李颖孔晓英邢涛孙永明中国科学院广州能源研究所广州510640 广东省新能源和可再生能源开发与利用重点实验室广州510640 中国科学院大学北京100049 中国科学技术大学合肥230026 中国科学院重庆绿色智能技术研究院重庆400714

利用果蔬垃圾厌氧合成中链脂肪酸(medium-chain fatty acids,MCFAs)等化学品是厌氧技术高值化的重要方向。中链脂肪酸合成通常需要以乳酸/乙醇(电子供体)和短链脂肪酸(电子受体)为碳源进行碳链延长反应。因此,利用有机废弃物连续、稳定... 详细信息

利用果蔬垃圾厌氧合成中链脂肪酸(medium-chain fatty acids,MCFAs)等化学品是厌氧技术高值化的重要方向。中链脂肪酸合成通常需要以乳酸/乙醇(电子供体)和短链脂肪酸(电子受体)为碳源进行碳链延长反应。因此,利用有机废弃物连续、稳定地协同制备乳酸和短链脂肪酸是中链脂肪酸合成的关键步骤。该研究考察了果蔬垃圾重复批次发酵协同制备乳酸和短链脂肪酸(short-chain fatty acids,SCFAs)的可行性,研究了不同置换率和进料浓度对果蔬垃圾重复批次发酵产酸特性的影响。结果表明,调控重复批次发酵的置换率和进料浓度是提高生产率、改善乳酸/SCFAs比例的有效方法。综合考虑酸化产物的生产率、乳酸/SCFAs和碳源浓度,在70%置换率和8%进料总固体TS(total solid)浓度条件下获得的酸化产物相对更有利于MCFAs的合成。此时,酸化产物生产率达到(5.25±0.25)g/(L·d),乳酸/SCFAs的碳摩尔比例达到5±0.3,碳源浓度达到(985±29)mmol/L。微生物群落分析显示,乳酸菌,如Lactobacillus和Enterococcus作为优势菌可通过异型乳酸发酵协同制备乳酸和SCFAs。研究结果可为果蔬垃圾的高值化利用提供参考。

关键词：垃圾乳酸短链脂肪酸重复批次发酵中链脂肪酸微生物群落

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Pt/CaO材料催化糠醇加氢制备戊二醇

化工进展 2024年第3期43卷 1318-1327页

作者：萧垚鑫张军单锐袁浩然陈勇华南农业大学生物质工程研究院广东广州510642 中国科学院广州能源研究所广东广州510640 中国科学院可再生能源重点实验室广东广州510640 广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室广东广州510640

通过浸渍法制备出一系列氧化钙负载铂金属催化材料,用于生物质基糠醇选择性加氢制备戊二醇研究。研究采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、CO_(2)-程序升温脱附、N2等温吸附-脱附、X射线光电子能谱、热重-差热分析法等一系列表征手段,对... 详细信息

通过浸渍法制备出一系列氧化钙负载铂金属催化材料,用于生物质基糠醇选择性加氢制备戊二醇研究。研究采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、CO_(2)-程序升温脱附、N2等温吸附-脱附、X射线光电子能谱、热重-差热分析法等一系列表征手段,对合成的催化剂样品物理化学性质进行了系统表征。实验结果表明,Pt/CaO-600催化剂表现出优异的催化活性,在4MPa氢压、210℃反应温度条件下,糠醇转化率为99.8%,1,2-戊二醇和1,5-戊二醇收率分别可达48.6%和21.5%。催化剂的优异性能可归因于作为载体的CaO提供了适宜的碱性位点,有利于糠醇开环反应的发生,进而提高了糠醇转化率与戊二醇选择性。同时,催化剂还表现出了优异的循环使用性能,经重复使用4次后,其催化糠醇转化率可达96.5%,1,2-戊二醇和1,5-戊二醇的收率分别为40.3%和17.0%。

关键词：糠醇催化加氢戊二醇

近5年我国部分城市群生活垃圾组分含水率及其特征分析

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环境科学 2024年

作者：王小波刘安琪钟慧琼赵增立中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源重点实验室广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室

城市生活垃圾的组分含水率是决定其终端处理技术和资源回收利用方式的关键因素，明确组分含水率的特性和预测方法对垃圾处理设施的规划和设计具有指导作用。基于全国30多个城市的500多个生活垃圾样本，分析了近5年来我国部分城市群生活... 详细信息

城市生活垃圾的组分含水率是决定其终端处理技术和资源回收利用方式的关键因素，明确组分含水率的特性和预测方法对垃圾处理设施的规划和设计具有指导作用。基于全国30多个城市的500多个生活垃圾样本，分析了近5年来我国部分城市群生活垃圾的组分含水率的变化趋势和其与生活垃圾总含水率的相关性，并建立了垃圾含水率的预测模型。结果表明，从全国平均来看，生活垃圾中含量较高且出现概率较大的组分主要有：厨余类、纸类、橡塑类、纺织类和木竹类等，除个别城市外，以上组分的出现概率通常超过80%；上述组分同时也是生活垃圾组分中含水率较高的组分。生活垃圾中含量较低的组分则因地而异。生活垃圾的主要组分含水率大小为：厨余类>木竹类>纸类>纺织类>橡塑类。从平均值来看，厨余和木竹等通常认为含水率较高的组分近5年来的含水率平均值有所下降。纸类、橡塑类、纺织类和木竹类的含水率之间的相关系数均略高于0.3，表明上述组分的含水率有弱正相关性。模型分析表明，不能简单地用组分的平均含水率来预测垃圾的总含水率，建立的生活垃圾含水率预测模型可使85.45%的样本的水分预测值与实测值的误差在20%以内，能较好地适用于我国生活垃圾的水分预测。

关键词：城市生活垃圾(MSW) 垃圾组分含水率垃圾分类模型

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基于LQR的三有源桥变换器控制

新能源进展 2024年第2期12卷 235-240页

作者：解非王浩舒杰中国科学院广州能源研究所广州510640 中国科学院大学北京100049 中国科学院可再生能源重点实验室广州510640 广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室广州510640

针对三有源桥变换器解耦控制中工况远离稳态点解耦矩阵变化时控制性能较差的问题,提出一种基于线性二次型调节器(LQR)的三有源桥变换器控制方法。通过电路等效变换和端口功率传输方程建立状态空间模型,进一步设计基于状态反馈的LQR控制... 详细信息

针对三有源桥变换器解耦控制中工况远离稳态点解耦矩阵变化时控制性能较差的问题,提出一种基于线性二次型调节器(LQR)的三有源桥变换器控制方法。通过电路等效变换和端口功率传输方程建立状态空间模型,进一步设计基于状态反馈的LQR控制方法,在实现功率潮流控制的同时保持端口电压的稳定,通过仿真控制验证所提出方法的控制性能,对比传统PI解耦控制,在工况变化时,该控制方法具有更好的动态性能。

关键词：三有源桥变换器解耦控制状态空间方程线性二次型调节器