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镶嵌于NH;-MIL-125 （Ti）衍生氮掺多孔碳中的花状超细纳米TiO;作为高活性和稳定性的锂离子电池负极材料（英文）

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物理化学学报 2021年

作者：杨越朱加伟王鹏彦刘海咪曾炜豪陈磊陈志祥木士春武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室佛山仙湖实验室先进能源科学与技术广东省实验室佛山分中心

由于具有高安全性和优异的循环稳定性，二氧化钛(TiO;)作为负极材料被广泛地应用于锂离子电池领域。但是较差的导电性和离子传输速率限制了TiO;的进一步应用和发展。鉴于此，我们以花状NH;-MIL-125 （Ti）为前驱体和硬模板，成功合成出... 详细信息

由于具有高安全性和优异的循环稳定性，二氧化钛(TiO;)作为负极材料被广泛地应用于锂离子电池领域。但是较差的导电性和离子传输速率限制了TiO;的进一步应用和发展。鉴于此，我们以花状NH;-MIL-125 （Ti）为前驱体和硬模板，成功合成出了具有花状结构的超细纳米TiO;/多孔氮掺杂碳片（N-doped porous carbon）复合物(记为FL-TiO;/NPC)。过程中所制备的纳米TiO;-金属有机构架（Ti-MOF）展现出由二维褶皱多孔纳米片堆积、组装而成的花状结构。一方面，二维褶皱纳米片包含TiO;纳米颗粒可以增大活性物质与电解液的接触面积；另一方面，氮掺杂多孔碳基体可以提高整体复合物的导电性和结构完整性。将所获得的FL-TiO;/NPC作为负极组装成的锂半电池，在0.5 A·g;、300圈后仍有384.2 mAh·g;以及在1 A·g;、500圈仍有279.1 mAh·g;的比容量。进一步性能测试表明，在2 A·g;、2000圈长循环测试后，其仍能保持256.5 mAh·g;的比容量和接近100%的库伦效率。该优异的电化学活性和稳定性主要起源于材料独特的花状结构。我们的合成策略为今后制备高储锂性能的金属氧化物/多孔氮掺杂碳负极提供了一种新的思路。

关键词：纳米TiO 氮掺杂多孔碳纳米片花状结构 NH -MIL-125 （Ti）负极锂离子电池

镶嵌于NH_(2)-MIL-125(Ti)衍生氮掺多孔碳中的花状超细纳米TiO_(2)作为高活性和稳定性的锂离子电池负极材料

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物理化学学报 2022年第6期38卷 121-129页

作者：杨越朱加伟王鹏彦刘海咪曾炜豪陈磊陈志祥木士春武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室武汉430070 佛山仙湖实验室先进能源科学与技术广东省实验室佛山分中心广东佛山528200

由于具有高安全性和优异的循环稳定性,二氧化钛(TiO_(2))作为负极材料被广泛地应用于锂离子电池领域。但是较差的导电性和离子传输速率限制了TiO_(2)的进一步应用和发展。鉴于此,我们以花状NH_(2)-MIL-125(Ti)为前驱体和硬模板,成功合... 详细信息

由于具有高安全性和优异的循环稳定性,二氧化钛(TiO_(2))作为负极材料被广泛地应用于锂离子电池领域。但是较差的导电性和离子传输速率限制了TiO_(2)的进一步应用和发展。鉴于此,我们以花状NH_(2)-MIL-125(Ti)为前驱体和硬模板,成功合成出了具有花状结构的超细纳米TiO_(2)/多孔氮掺杂碳片(N-doped porous carbon)复合物(记为FL-TiO_(2)/NPC)。过程中所制备的纳米TiO_(2)-金属有机构架(Ti-MOF)展现出由二维褶皱多孔纳米片堆积、组装而成的花状结构。一方面,二维褶皱纳米片包含TiO_(2)纳米颗粒可以增大活性物质与电解液的接触面积;另一方面,氮掺杂多孔碳基体可以提高整体复合物的导电性和结构完整性。将所获得的FL-TiO_(2)/NPC作为负极组装成的锂半电池,在0.5 A·g^(−1)、300圈后仍有384.2 mAh·g^(−1)以及在1 A·g^(−1)、500圈仍有279.1 mAh·g^(−1)的比容量。进一步性能测试表明,在2 A·g^(−1)、2000圈长循环测试后,其仍能保持256.5 mAh·g^(−1)的比容量和接近100%的库伦效率。该优异的电化学活性和稳定性主要起源于材料独特的花状结构。我们的合成策略为今后制备高储锂性能的金属氧化物/多孔氮掺杂碳负极提供了一种新的思路。

关键词：纳米TiO_(2) 氮掺杂多孔碳纳米片花状结构 NH2-MIL-125(Ti) 负极锂离子电池

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燃料电池空气系统非奇异滑模控制

车用发动机 2023年第1期 69-77页

作者：刘志恩任志昂周辉卢炽华杜常清先进能源科学与技术广东省实验室佛山分中心(佛山仙湖实验室) 广东佛山528200 武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室湖北武汉430070

为了提高燃料电池的效率和使用寿命,必须对其多个状态进行精确的控制。首先,建立了面向控制的燃料电池空气系统四阶非线性方程,并进行模型有效性验证。然后,针对空气供给系统压力和空气流量的非线性和强耦合性等特点,提出了一种基于全... 详细信息

为了提高燃料电池的效率和使用寿命,必须对其多个状态进行精确的控制。首先,建立了面向控制的燃料电池空气系统四阶非线性方程,并进行模型有效性验证。然后,针对空气供给系统压力和空气流量的非线性和强耦合性等特点,提出了一种基于全局反馈线性化理论的非奇异终端滑模控制策略。反馈线性化通过对空压机转速和背压阀开度的协同控制,将非线性模型转化为线性模型,实现对阴极压力和空气流量的解耦;考虑空气系统在复杂环境下受到不确定性扰动,设计比例积分观测器对扰动进行观测以减少环境影响;在此基础上,设计非奇异滑模控制器。仿真结果表明:非奇异滑模控制的阴极压力和过氧比各误差积分均小于传统滑模和反馈线性化控制,可显著提高燃料电池空气供给控制系统精度和鲁棒性,对今后研发高精度燃料电池阴极空气供给控制系统提供参考。

关键词：燃料电池非线性控制系统反馈线性化非奇异滑模控制

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氢燃料电池发动机热管理系统的控制方案研究

车用发动机 2022年第1期 58-63页

作者：李文浩方虹璋杜常清卢炽华先进能源科学与技术广东省实验室佛山分中心(佛山仙湖实验室) 广东佛山528200 武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室湖北武汉430070

针对目前氢燃料电池发动机系统在变载过程中存在的电堆温度波动较大、热管理子系统响应速度慢等问题,提出了基于电堆功率、电堆进出口冷却液温差、冷却液流量等多参数跟随的热管理控制方案。利用AMESim仿真软件对某款氢燃料电池发动机... 详细信息

针对目前氢燃料电池发动机系统在变载过程中存在的电堆温度波动较大、热管理子系统响应速度慢等问题,提出了基于电堆功率、电堆进出口冷却液温差、冷却液流量等多参数跟随的热管理控制方案。利用AMESim仿真软件对某款氢燃料电池发动机的热管理系统建立了一维仿真模型,并在典型工况下对不同控制方案进行仿真分析。结果表明:水泵转速跟随电堆功率及电堆进出口温差的控制方案以及散热风扇转速跟随电堆出口温度及冷却液流量的控制方案能有效降低电堆温度波动、提高热管理子系统的响应速度,为在变载工况下控制氢燃料电池发动机系统提供了解决方案。

关键词：氢燃料电池热管理控制方案多参数跟随温度控制

复合材料开孔板拉伸损伤对剩余压缩强度的影响

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复合材料学报 2024年第4期41卷 2111-2125页

作者：王湘江夏俊康冀运东曹东风胡海晓李书欣武汉理工大学新材料力学理论与应用湖北省重点实验室武汉430070 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室武汉430070 先进能源科学与技术广东省实验室佛山分中心(佛山仙湖实验室) 佛山528000 武汉理工大学先进材料制造装备与技术研究院武汉430070

通过试验和数值分析相结合的方式,探究含孔复合材料层合板拉伸损伤对其剩余压缩强度和失效模式的影响。试验方面,首先,通过开孔复合材料层合板拉伸试验引入两种程度的拉伸损伤,使用热揭层方法表征和量化其拉伸损伤程度。随后,开展含拉... 详细信息

通过试验和数值分析相结合的方式,探究含孔复合材料层合板拉伸损伤对其剩余压缩强度和失效模式的影响。试验方面,首先,通过开孔复合材料层合板拉伸试验引入两种程度的拉伸损伤,使用热揭层方法表征和量化其拉伸损伤程度。随后,开展含拉伸损伤的开孔复合材料层合板压缩试验,记录其载荷-位移曲线,并通过数字图像相关法(DIC)、应变片、微距相机等手段观察其变形和损伤演化特征。数值分析方面,构建基于LaRC失效准则的渐进损伤失效模型描述层内损伤演化,使用内聚力单元方法刻画复合材料层间分层损伤,基于此模型探究了开孔复合材料层合板损伤扩展规律。试验结果表明:拉伸载荷引起的孔边复合材料损伤以基体裂纹和分层损伤为主,在加载方向和纤维朝向夹角较小的层间,分层损伤程度更大。拉伸损伤会进一步加剧孔周应变集中,使孔邻域应变呈非对称,导致结构局部屈曲更早地发生,进而诱发结构整体破坏,相对于不含拉伸损伤开孔板,含拉伸损伤开孔板可使结构压缩承载能力下降25.8%。构建的数值计算模型可以准确预测拉伸载荷下孔周剪切应力引起的分层损伤和压缩阶段应变域场演化特征,也可揭示含不同程度拉伸损伤的开孔板压缩损伤扩展模式差异及探究纤维弯折失效、基体损伤和层间分层对结构承载能力的影响规律,为复合材料开孔板在变载荷作用下结构设计与剩余强度的确定提供支撑。

关键词：含孔复合材料层合板剩余压缩强度 LaRC失效准则渐进损伤变载荷

焙烧温度对氧化锌纳米棒光催化生产H_(2)O_(2)活性的影响

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Chinese Journal of Catalysis 2022年第2期43卷 226-233页

作者：江梓聪张勇张留洋程蓓王临曦武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室湖北武汉430070 先进能源科学与技术广东省实验室佛山分中心(佛山仙湖实验室) 广东佛山528200 湖北理工学院化学与化工学院湖北黄石435003 中国地质大学材料与化学学院太阳燃料实验室湖北武汉430074

过氧化氢作为一种对环境友好的、重要的化学原料,被广泛用于化学工业、漂白剂和废水处理等领域.近几十年来,过氧化氢主要通过蒽醌工艺生产.然而,该方法需要多步蒽醌加氢和氧化反应,导致较高的生产成本和能量消耗,同时伴随着大量的二氧... 详细信息

过氧化氢作为一种对环境友好的、重要的化学原料,被广泛用于化学工业、漂白剂和废水处理等领域.近几十年来,过氧化氢主要通过蒽醌工艺生产.然而,该方法需要多步蒽醌加氢和氧化反应,导致较高的生产成本和能量消耗,同时伴随着大量的二氧化碳排放.另一种替代策略是在贵金属催化剂的辅助下,由氢气和氧气的混合气体在高温下直接合成.但是,氢气和氧气的混合气体在高温下存在爆炸的危险,从而限制了其大规模应用.因此,探索一种低能耗、温和条件下生产过氧化氢具有重要的意义.太阳能驱动光催化生产过氧化氢是解决上述问题的理想途径.通常认为,过氧化氢是由直接双电子还原(E(O2/H2O2)=0.68 V vs.NHE)或间接单电子O2还原(E(O2/•O2−)=-0.33 V vs.NHE)产生的.氧化锌半导体具有很的稳定性好、环保和成本低等优点,因此经常被用于二氧化碳的光催化还原、污水处理和气体传感器等领域.氧化锌的导带电势(ECB=-0.5 V vs.NHE)比氧还原电势更负,意味着它在热力学上满足光催化过氧化氢生产的要求.然而,目前关于氧化锌的光催化生产过氧化氢的研究尚未受到较多的关注.本文采用简单的水热法制备了一维氧化锌纳米棒,在不同温度下热处理后,对其形貌和结构、光学性质和电化学性质进行了表征.同时,系统地研究了以乙醇为牺牲剂光催化生产过氧化氢的性能.结果表明,随着焙烧温度的升高,氧化锌纳米棒内部的氧空位被空气中的氧气重新填充,其催化生成过氧化氢的活性先升高后降低.经300ºC焙烧的氧化锌光催化产过氧化氢的活性最好,为285μmol L-1 h-1.同时,对过氧化氢的生成机理研究结果表明,该过程中为间接单电子O2还原过程.氧气先与一个电子反应生成超氧自由基,再与两个质子和一个电子反应生成过氧化氢分子.综上,本文为氧化锌纳米棒光催化产过氧化氢的机理研究提供了新认识,并提出了一种有前途的过氧化氢生产策略.

关键词：光催化反应过氧化氢生产氧化锌纳米棒煅烧温度氧还原

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大面积印刷无甲胺钙钛矿的成核结晶调控

大面积印刷无甲胺钙钛矿的成核结晶调控

七段式SVPWM优化电机电磁噪声的量产可行性验证

第九届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会

作者：卜童乐黄福志程一兵材料复合新技术国家重点实验室武汉理工大学先进能源科学与技术广东省实验室佛山分中心(佛山仙湖实验室)

提高钙钛矿太阳能电池组件的效率和稳定性是钙钛矿太阳能电池商业化最具挑战性的问题。本文开发了一种可用于放大印刷制备甲脒(FA)-铯(Cs)三碘化铅钙钛矿薄膜的卤化铅模板结晶策略。通过控制卤化铅·N-甲基-2-吡咯烷酮加合物的成核和生... 详细信息

提高钙钛矿太阳能电池组件的效率和稳定性是钙钛矿太阳能电池商业化最具挑战性的问题。本文开发了一种可用于放大印刷制备甲脒(FA)-铯(Cs)三碘化铅钙钛矿薄膜的卤化铅模板结晶策略。通过控制卤化铅·N-甲基-2-吡咯烷酮加合物的成核和生长,可与嵌入的FAI/CsI原位反应直接形成α相钙钛矿,避免了从δ相的相变,从而获得高质量的大面积薄膜。在钙钛矿中进一步添加六氟磷酸钾,制备的小面积电池可获得超过23%的光电转换效率,并且未封装的器件在环境空气中具有良好的长期热稳定性(85℃),500小时后效率仍能保持～80%。采用槽模印刷制备的迷你组件在17.1和65.0平方厘米的有效面积下分别获得了20.42%(认证效率为19.3%)和19.54%的光电转换效率。

关键词：钙钛矿太阳能电池大面积组件印刷制备

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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汽车与新动力 2024年第1期7卷 56-60页

作者：胡星星陈海娥佛山仙湖实验室广东佛山528200

某插电式混合动力汽车(PHEV)样车存在明显的高频电磁噪声,该噪声被确认由电机系统产生。将该电机采用的五段式空间矢量脉宽调制(SVPWM)软件改为七段式SVPWM软件。在不降低电机性能的条件下,探索降低电磁噪声的可量产优化方案。七段式SV... 详细信息

某插电式混合动力汽车(PHEV)样车存在明显的高频电磁噪声,该噪声被确认由电机系统产生。将该电机采用的五段式空间矢量脉宽调制(SVPWM)软件改为七段式SVPWM软件。在不降低电机性能的条件下,探索降低电磁噪声的可量产优化方案。七段式SVPWM正弦性好,谐波含量小,噪声表现好。采用七段式SVPWM软件,在台架及实车上进行验证。结果表明:七段式SVPWM软件能有效改善电磁噪声,且对电机的性能影响轻微,可量产应用。

关键词：电机电磁噪声空间矢量脉宽调制试验验证

高温环境对胶螺混合连接复合材料结构失效行为的影响

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复合材料学报 2024年

作者：卢弈先曹东风胡海晓蔡伟王伟伦郑凯东冀运东李书欣国家能源氢能及氨氢融合新能源技术重点实验室佛山仙湖实验室武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室武汉理工大学新材料力学理论与应用湖北省重点实验室

采用试验与仿真相结合的方法，对高温环境下GFRP平纹编织层合板-铝合金双钉单搭接胶螺混合连接结构的载荷传递机制和失效模式展开探究。试验方面，开展了80℃高温环境下胶螺混合连接结构的拉伸破坏试验，并与室温胶螺混合连接、高温纯... 详细信息

采用试验与仿真相结合的方法，对高温环境下GFRP平纹编织层合板-铝合金双钉单搭接胶螺混合连接结构的载荷传递机制和失效模式展开探究。试验方面，开展了80℃高温环境下胶螺混合连接结构的拉伸破坏试验，并与室温胶螺混合连接、高温纯螺栓连接和室温纯螺栓连接三组工况进行对比分析；借助3D-DIC和SEM等手段对结构的宏观和微观的失效特征进行表征。数值仿真方面，构建了基于LaRC失效准则的复合材料渐进损伤失效模型，插入内聚力单元用于对胶粘剂的模拟。结果表明，胶螺混合连接在常温和高温时的极限载荷比纯螺栓连接分别提高了9.2%和4.0%，但高温环境会使胶螺混合连接试样的极限载荷值下降17.8%；胶螺混合连接在加载前期可以缓解应力集中现象，但温度载荷导致粘合剂提前失效后表面出现明显的应力集中，最终失效除了常温环境中发生的静截面拉伸破坏，还发生了由于轴承效应导致的挤压破坏，此时失效模式与纯螺栓连接一致；构建的数值仿真模型可以准确预测结构的失效模式和演化过程，对胶螺混合连接结构的载荷传递机制和失效规律进行解析。

关键词：复合材料-铝合金混合结构胶螺混合连接温度-机械载荷载荷传递机制失效模式