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Y_(2)O_(3)对原位合成堇青石-莫来石复相太阳能储热陶瓷的烧结性能影响

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武汉理工大学学报 2022年第9期44卷 7-12页

作者：吴建锋周炀张银凤徐晓虹刘少恒陈甜甜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528200 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉430070 湖北理工学院材料科学与工程学院黄石435003

以天然矿物为原料,Y_(2)O_(3)为烧结助剂,采用无压烧结法原位合成了堇青石-莫来石复相太阳能储热陶瓷。采用XRD,FE-SEM等测试方法系统地研究了样品的结构与性能,探讨了Y_(2)O_(3)对样品烧结性能的影响机理。研究发现,添加少量的Y_(2)O_... 详细信息

以天然矿物为原料,Y_(2)O_(3)为烧结助剂,采用无压烧结法原位合成了堇青石-莫来石复相太阳能储热陶瓷。采用XRD,FE-SEM等测试方法系统地研究了样品的结构与性能,探讨了Y_(2)O_(3)对样品烧结性能的影响机理。研究发现,添加少量的Y_(2)O_(3)可有效地改善复相陶瓷的烧结性能,提高致密度和力学性能。当Y_(2)O_(3)添加量为质量分数1.5%时,复相陶瓷样品的吸水率仅为0.02%,体积密度为2.46g/cm^(3),抗折强度达107.07MPa。Y_(2)O_(3)的助烧机理是Y^(3+)进入堇青石晶格中,置换结构中的Mg^(2+),并在堇青石结构中产生间隙O2-缺陷或Mg^(2+)空位缺陷,形成晶格畸变,提高了晶格扩散速率,有利于烧结致密化。

关键词：堇青石-莫来石复相陶瓷太阳储热陶瓷 Y_(2)O_(3) 液相烧结力学性能致密度

直接组装法原位制备固体氧化物电池的电极研究进展

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陶瓷学报 2022年第5期43卷 825-838页

作者：陈志逸乐忠威艾娜蒋三平陈孔发福州大学材料科学与工程学院福建福州350108 福州大学福建省高校测试中心福建福州350108 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528216

传统高温烧结(1000℃~1250℃)制备电极存在界面反应、微结构粗化等问题。最近研究表明,直接组装的电极在800℃及更低的温度下通过电化学极化可以原位形成电极/电解质界面。由于不经历高温烧结过程,直接组装法可将各种高性能氧电极材料... 详细信息

传统高温烧结(1000℃~1250℃)制备电极存在界面反应、微结构粗化等问题。最近研究表明,直接组装的电极在800℃及更低的温度下通过电化学极化可以原位形成电极/电解质界面。由于不经历高温烧结过程,直接组装法可将各种高性能氧电极材料直接运用在无隔离层的氧化锆电解质上,并且为低熔点和纳米结构材料的应用开辟新途径。概述了直接组装法制备电极的最新研究进展。

关键词：可逆固体氧化物电池直接组装法纳米结构电极极化构筑界面电极/电解质界面稳定性

钻孔分层损伤对复合材料层合孔板压缩力学行为的影响

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复合材料学报 2022年第6期39卷 2974-2986页

作者：安泽君曹东风郑凯东胡海晓李书欣武汉理工大学材料复合材料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 武汉理工大学先进材料制作装备与技术研究院武汉430070

钻孔分层损伤对复合材料层合孔板的承载能力和失效模式有着显著的影响。通过实验和仿真相结合的方式,开展单一预制分层缺陷下、双分层缺陷同侧耦合及双分层缺陷异侧耦合作用下复合材料层合孔板的压缩承载能力及失效模式的研究。通过预... 详细信息

钻孔分层损伤对复合材料层合孔板的承载能力和失效模式有着显著的影响。通过实验和仿真相结合的方式,开展单一预制分层缺陷下、双分层缺陷同侧耦合及双分层缺陷异侧耦合作用下复合材料层合孔板的压缩承载能力及失效模式的研究。通过预埋聚四氟乙烯薄膜,制备了含单一圆形预制分层缺陷的碳纤维增强树脂复合材料开孔板试件,采用浸没式超声C扫和数字图像DIC技术分别对复合材料层合板损伤和法向变形进行检测,研究含不同尺寸预制分层开孔层合板在压缩载荷下的分层扩展及失效变形特征,进而揭示分层缺陷大小对其承载能力的影响机制。构建基于内聚力单元方法的含孔复合材料层合板数值模型,对比实验修正模型,探索了单一预制分层缺陷下碳纤维增强树脂复合材料开孔板的损伤扩展机制,并在此模型基础上开展双分层缺陷耦合作用下复合材料开孔板在压缩载荷作用下的屈曲变形、分层扩展和承载能力的数值预测和分析。实验结果表明:含单一圆形预制分层缺陷的碳纤维增强环氧树脂复合材料开孔层合板试件呈现出初始受压、局部屈曲、整体屈曲后破坏的失效模式,预制分层缺陷对复合材料孔板压缩力学性能有显著影响,随着缺陷的增大压缩承载能力逐渐下降。双分层缺陷耦合作用数值分析表明:双分层缺陷进一步降低了复合材料孔板压缩承载能力,同侧非对称耦合分层缺陷结构的失效模式与单一缺陷结构基本一致,而异侧非对称耦合分层缺陷结构出现了双裂纹扩展,该裂纹扩展模式进一步削弱了孔板的压缩承载能力。

关键词：复合材料钻孔分层压缩屈曲内聚力单元损伤演化

基于IPIO改进的燃料电池汽车模糊能量管理策略

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吉林大学学报(工学版) 2023年

作者：肖纯易子淳周炳寅张少睿武汉理工大学自动化学院西安比亚迪半导体有限公司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)

燃料电池汽车（FCEV）能量管理中，传统的模糊逻辑策略存在主观性较强、整车经济性一般的问题。本文以提高辅助能量源动力电池的寿命为目标提出复合模糊能量管理策略，采用改进鸽群优化算法（IPIO）更新模糊隶属度函数，同时确保动力电... 详细信息

燃料电池汽车（FCEV）能量管理中，传统的模糊逻辑策略存在主观性较强、整车经济性一般的问题。本文以提高辅助能量源动力电池的寿命为目标提出复合模糊能量管理策略，采用改进鸽群优化算法（IPIO）更新模糊隶属度函数，同时确保动力电池长时间工作在适宜区间并降低等效氢耗量。本文对现有ADVISOR模型进行二次开发建立FCEV混合动力系统的仿真模型，并在NEDC、CLTC-P两种工况下进行仿真实验。结果表明，IPIO改进后的能量管理策略在初始SOC较低的情况下充电速度是功率跟随策略的2倍以上，能更快到达适宜的SOC区间，可以延长动力电池寿命；在初始SOC较高的情况下，IPIO改进后的复合模糊能量管理策略等效氢耗量相比改进前在两种工况下分别降低了11.8%和9.09%，显著降低了氢耗量，提高了氢燃料电池汽车的经济性。

关键词：车辆工程氢燃料电池汽车能量管理策略模糊逻辑鸽群优化算法

原位制备氧化钛/氮掺杂石墨烯空心球光催化剂及其光催化CO_(2)还原性能研究

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Chinese Journal of Catalysis 2021年第10期42卷 1648-1658页

作者：王立博朱必成程蓓张建军张留洋余家国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 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 郑州大学材料科学与工程学院河南郑州450001

利用光催化技术将二氧化碳转化为化学燃料是缓解温室效应以及能源危机的理想途径之一.因此,开发高效的光催化剂是当务之急.氧化钛由于具有优异的物理化学稳定性、成本低廉、无毒性以及环境友好等优点,近年来被广泛关注.此外,空心球结构... 详细信息

利用光催化技术将二氧化碳转化为化学燃料是缓解温室效应以及能源危机的理想途径之一.因此,开发高效的光催化剂是当务之急.氧化钛由于具有优异的物理化学稳定性、成本低廉、无毒性以及环境友好等优点,近年来被广泛关注.此外,空心球结构光催化剂具有短的载流子扩散距离、良好的光散射性以及较大的比表面积等优点,从而成为光催化二氧化碳还原最有潜力的候选材料.但纯的氧化钛空心球由于较快的光生载流子复合速率从而导致低的光催化效率.因此,为了应对这一挑战,我们尝试在氧化钛空心球表面负载助催化剂用以促进光生载流子的分离,从而提高光催化二氧化碳还原转换效率.在各种助催化剂中,贵金属被证明是有效的.然而,高成本以及稀缺性限制了贵金属的广泛应用.因此,有必要设计成本低廉的助催化剂替代品.石墨烯以其优异的导电性、较大的功函数以及来源丰富而备受关注.当石墨烯与n型半导体光催化剂结合在一起时,能够显著促进光生电子从半导体光催化剂向石墨烯的定向迁移,从而有效地抑制光生电子与空穴的复合.当石墨烯中掺杂氮元素时,石墨烯骨架中的电子密度会进一步提高,同时,氮原子中的孤对电子更加有利于石墨烯骨架中的电子传输.此外,氮掺杂石墨烯中不同的氮位点(吡碇氮、吡咯氮和石墨氮)作为路易斯碱位点,能够用以二氧化碳分子的吸附以及活化.然而,迄今为止,最常用的制备半导体/氮掺杂石墨烯纳米复合光催化剂的方法是在氮掺杂石墨烯表面生长半导体光催化剂.所制备的光催化剂与氮掺杂石墨烯之间界面接触有限,不利于光生载流子的快速传递与分离.此外,助催化剂和光催化剂之间建立高质量的界面接触可以有效地抑制光生电子与空穴的复合.因此,有必要绕开传统制备方法的弊端,从而设计与光催化剂之间具有大的接触面积和紧密的界面接触以及具有丰富活性位点的高质量氮掺杂石墨烯助催化剂.本文提出了一种新的策略,以吡啶分为氮掺杂石墨烯的前驱体,通过化学气相沉积方法在氧化钛空心球表面原位生长超薄氮掺杂石墨烯层(1〜2层).此外,在高温状态下,吡啶分子脱氢生成具有优异扩散性质的脱氢吡唳自由基气相分子.随着反应的进行,氧化钛表面的每个纳米颗粒基元表面都能够与吡碇分子充分接触,从而保障两者之间大面积以及紧密的界面接触.光催化二氧化碳还原性能测试结果表明,优化后的氧化钛/氮掺杂石墨烯空心球纳米复合材料的二氧化碳光催化总转化率(一氧化碳、甲醇和甲烷的总产率)为18.11μmolg^(-1)h^(-1),是空白氧化钛空心球的4.6倍和商业P25的10.7倍.高分辨透射电子显微镜、X射线光电子能谱以及拉曼光谱结果表明,成功构建了氧化钛与氮掺杂石墨烯之间紧密接触的界面.同时,氮掺杂石墨烯的引入能够显著增强复合光催化剂的表面光热效应以及氧化钛与氮掺杂石墨烯界面肖特基势垒的形成均有助于促进光催化二氧化碳还原反应的进行.因此,本文为石墨烯基光助催化剂的原位构建提供了一种行之有效的策略.

关键词：超薄氮掺杂石墨烯层化学气相沉积紧密界面接触光催化CO_(2)还原吡啶氮位点

基于模糊控制的燃料电池电动轻卡能量管理策略研究

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汽车工程学报 2023年

作者：赵国强田韶鹏肖哲杨灿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) 武汉理工大学汽车工程学院

以某款燃料电池电动轻型卡车作为研究对象，以提高燃料电池系统的经济性和耐久性为目的，利用Matlab/Simulink搭建了燃料电池电动轻卡动力系统仿真模型，对其能量管理策略进行优化。在原模糊控制策略的基础上进行改进，对燃料电池输出... 详细信息

以某款燃料电池电动轻型卡车作为研究对象，以提高燃料电池系统的经济性和耐久性为目的，利用Matlab/Simulink搭建了燃料电池电动轻卡动力系统仿真模型，对其能量管理策略进行优化。在原模糊控制策略的基础上进行改进，对燃料电池输出功率变化率进行约束，制定了一种改进后的模糊控制策略。将改进后的模糊控制策略与有限状态机控制策略和原模糊控制策略进行对比仿真验证。结果表明，在NEDC和UDDS循环工况下，改进后的模糊控制策略比原模糊控制策略氢耗量分别减少5.65%和8.29%；与有限状态机控制策略相比，改进后的模糊控制策略的氢耗量分别减少16.63%和10.64%，并且改进后的模糊控制策略的燃料电池输出功率波动幅度更小，变化更加稳定，提高了燃料电池系统的经济性和耐久性。

关键词：燃料电池电动轻卡能量管理经济性模糊控制

超高镍LiNi;Co;Al;O;@Ca;(PO;);正极材料的储锂稳定性提升机制研究

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无机材料学报 2022年

作者：朱河圳王选朋韩康杨晨万睿哲吴黎明麦立强武汉理工大学材料科学与工程学院武汉理工大学理学院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)

超高镍正极材料具有高比能、高电压和低成本等特点，在新一代锂离子电池中备受关注，但在电池的长循环过程中会出现微裂纹、机械粉化和不可逆相变，导致差的循环性能。本研究采用简便的湿化学法制备了一系列Ca;(PO;);包覆的超高镍LiNi;C...

超高镍正极材料具有高比能、高电压和低成本等特点，在新一代锂离子电池中备受关注，但在电池的长循环过程中会出现微裂纹、机械粉化和不可逆相变，导致差的循环性能。本研究采用简便的湿化学法制备了一系列Ca;(PO;);包覆的超高镍LiNi;Co;Al;O;材料（NCA@nCP）。其中，NCA@1CP在1C、2.7～4.3 V下可获得204.8 mAh/g的放电比容量，100圈循环后容量保持率为91.5%，甚至在2C的倍率下循环300圈后仍保留153.4 mAh/g的放电比容量。表征结果证实了该包覆层可抑制材料的Li/Ni混排、不可逆相变和机械粉化，大幅提升了循环稳定性。本研究表明Ca;(PO;);包覆策略在提升超高镍正极材料储锂稳定性方面具有较大的应用潜力。

关键词：

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氨氢融合新能源交叉科学前沿战略研究

科学通报 2023年第23期68卷 3107-3112页

作者：张莉薛勃飞刘玉新王宇吴云张华杨新春何帅蒋三平李骏张清杰武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室武汉430070 佛山仙湖实验室佛山528216 国家能源氢能及氨氢融合新能源技术重点实验室佛山528216 清华大学车辆与运载学院北京100084 空军工程大学航空动力系统与等离子体技术全国重点实验室西安710038 上海电机学院机械学院上海200240 中国科学院深圳先进技术研究院深圳518055

2022年3月23日,国家发展和改革委员会、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划(2021~2035年)》,明确了氢能是国家能源体系的重要组成部分.最近20多年来,氢能基础设施建设、氢能关键材料与核心部件、氢能汽车产业发展、氢能储运技... 详细信息

2022年3月23日,国家发展和改革委员会、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划(2021~2035年)》,明确了氢能是国家能源体系的重要组成部分.最近20多年来,氢能基础设施建设、氢能关键材料与核心部件、氢能汽车产业发展、氢能储运技术等方面国内外取得了长足的进展.但目前在世界范围内,氢能产业发展仍然面临着氢跨区域、高安全、低成本、大规模储运难的重大瓶颈^([1~4]).

关键词：能源体系中长期规划交叉科学氢能新能源汽车产业发展跨区域关键材料

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P型碲化铋热电器件制作与帕尔帖效应实验

湖北师范大学学报（自然科学版） 2023年第1期43卷 79-84页

作者：谭军孙富华赵玲妹王心宇李宏湖北师范大学先进材料研究院湖北黄石435000 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528225

采用放电等离子体烧结、精密切割、抛光、焊电极、引线等工艺,制作出P型碲化铋热电单臂器件。制冷性能结果表明,通直流电后,器件一端升温,另一端快速降温,在最佳工作电流1.8 A时,吸热温差为4.8 K,充分验证了半导体材料依据帕尔帖效应实... 详细信息

采用放电等离子体烧结、精密切割、抛光、焊电极、引线等工艺,制作出P型碲化铋热电单臂器件。制冷性能结果表明,通直流电后,器件一端升温,另一端快速降温,在最佳工作电流1.8 A时,吸热温差为4.8 K,充分验证了半导体材料依据帕尔帖效应实现热电制冷效果。通过实验教学,加深学生对帕尔帖效应与热电势理论知识的理解,将电学、热学和材料学有机结合,拓展了学生的知识面,开拓思维,培养学生综合能力与实践技能。

关键词：碲化铋热电器件帕尔帖效应实验教学