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金属氧化物/炭复合材料抑制锂硫电池穿梭效应的研究进展

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新型炭材料（中英文） 2024年第2期39卷 201-222页

作者：周志强王惠民杨璐彬马成王际童乔文明凌立成华东理工大学化工学院上海200237

锂硫电池因理论能量密度高、生产成本低和环境友好等优点被认为是最有前途的下一代电化学储能装置之一。然而,硫和硫化锂的低导电性、严重的穿梭效应和缓慢的反应动力学等问题阻碍了锂硫电池的大规模商业化应用。炭材料因高比表面积,良... 详细信息

锂硫电池因理论能量密度高、生产成本低和环境友好等优点被认为是最有前途的下一代电化学储能装置之一。然而,硫和硫化锂的低导电性、严重的穿梭效应和缓慢的反应动力学等问题阻碍了锂硫电池的大规模商业化应用。炭材料因高比表面积,良好导电性与结构多样性而备受关注,然而非极性炭材料难以与极性多硫化物紧密结合,导致活性材料大量损失和严重的穿梭效应。金属氧化物具有极性强和丰富吸附位点的优点,将过渡金属氧化物与炭材料结合,有助于增强对多硫化物的化学吸附和电化学反应活性。本文首先介绍了锂硫电池的基本原理和存在的主要问题,然后讨论了近年来过渡金属氧化物/炭复合材料在合成方法和结构设计(1D,2D,3D)方面的研究进展。此外,详细介绍了异质结构设计、空位工程和晶面调控策略的代表性工作并讨论了其机理。最后,对过渡金属氧化物/炭复合材料用于锂硫电池中的发展进行了总结和展望。

关键词：过渡金属氧化物炭材料调控方案穿梭效应锂硫电池

SrCl_(2)-KCl-MgCl_(2)熔体中氯化镁的电化学行为和镁锶共沉积机理

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第7期34卷 2381-2392页

作者：赵佳闫艺航张皓高华阳张烨路贵民华东理工大学国家盐湖资源综合利用工程技术研究中心上海200237 华东理工大学钾锂战略资源国际联合实验室上海200237 华东理工大学化工学院上海200237

采用循环伏安法、方波伏安法、开路电位等电化学手段评估SrCl_(2)-KCl共晶体系中MgCl_(2)的电化学行为和Mg、Sr共沉积机理。在SrCl_(2)-KCl体系中,Mg(Ⅱ)在钨电极的还原属于一步两电子的准可逆过程;Mg、Sr的电化学共沉积过程形成两种Mg... 详细信息

采用循环伏安法、方波伏安法、开路电位等电化学手段评估SrCl_(2)-KCl共晶体系中MgCl_(2)的电化学行为和Mg、Sr共沉积机理。在SrCl_(2)-KCl体系中,Mg(Ⅱ)在钨电极的还原属于一步两电子的准可逆过程;Mg、Sr的电化学共沉积过程形成两种Mg-Sr金属间化合物。基于计时电流法探索共沉积过程的成核类型随过电位的演变关系,结果显示,电极表面的成核模式依赖于基体材料和电极反应产物。所有过电位下对应的前期成核归因于Mg(Ⅱ)的还原。当Mg和Sr共同沉积时,首先是Mg(Ⅱ)在电极表面还原,形成Mg核,随后同时进行Sr(Ⅱ)在Mg表面欠电位沉积和Mg的沉积。此外,随着SrCl_(2)-KCl体系中MgCl_(2)浓度的增加,Mg-Sr共沉积过程中的电流密度相应增加。

关键词：氯化镁电化学行为扩散系数成核机理共沉积

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湍流状态下垂直降膜波动特性影响因素研究

高校化学工程学报 2024年第1期38卷 79-89页

作者：黄悬悬王亦飞曾杰李婷婷王亮王辰汪欣于广锁王辅臣华东理工大学洁净煤技术研究所上海200237

针对液膜的稳定性和均匀性会直接影响气液两相和气液固三相传热的问题,对影响液膜流动的因素进行研究。从液膜厚度、液膜速度和湍流强度3个参数定量分析槽宽(2~5 mm)、管径(73~113 mm)、气液接触角(0°~90°)、摩擦系数(0.1~0.9)和气速(... 详细信息

针对液膜的稳定性和均匀性会直接影响气液两相和气液固三相传热的问题,对影响液膜流动的因素进行研究。从液膜厚度、液膜速度和湍流强度3个参数定量分析槽宽(2~5 mm)、管径(73~113 mm)、气液接触角(0°~90°)、摩擦系数(0.1~0.9)和气速(2~10 m·s^(-1))对高雷诺数下垂直降膜波动特性的影响机理。结果表明,当槽缝宽度大于3.5 mm时,液膜厚度基本不变,湍流强度变化相对稳定。液膜的厚度、速度和湍流强度随管径的增大而显著变化。随着气液接触角的增大,液膜厚度和速度变化不大,但液膜的湍流强度在出口处略微降低。液膜厚度随着摩擦系数的增加略有增加。随着气体速度加快,液膜厚度先急剧减小,然后缓慢增加。气体速度对入口区域的液膜速度具有抑制作用。

关键词：垂直降膜液膜厚度湍流强度气液两相流数值模拟

高雷诺数下洗涤冷却管内垂直环状降膜流动传热

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高校化学工程学报 2024年第3期38卷 394-403页

作者：王亮王亦飞黄悬悬李婷婷曾杰于广锁华东理工大学洁净煤技术研究所上海200237

为了研究高雷诺数(R_(e)=1.81×10^(4)~4.23×10^(4))下洗涤冷却管内降液膜的传热特性与机理,对管内液膜厚度分布与传热过程进行模拟计算。研究结果表明,槽缝宽度与液膜Re越大,液膜越厚;液相出口温度随壁面温度而上升,最大传热系数约为... 详细信息

为了研究高雷诺数(R_(e)=1.81×10^(4)~4.23×10^(4))下洗涤冷却管内降液膜的传热特性与机理,对管内液膜厚度分布与传热过程进行模拟计算。研究结果表明,槽缝宽度与液膜Re越大,液膜越厚;液相出口温度随壁面温度而上升,最大传热系数约为3.7×10^(3)W·(m^(2)·K)^(-1);传热系数随进口温度上升而下降,最大传热系数约为8.3×10^(3)·W(m^(2)·K)^(-1);液膜Re的增加使传热系数上升,最大传热系数约为9.4×10^(3)W·(m^(2)·K)^(-1);表征传热系数h+与液膜Re近似于正比例关系;通过研究气液两相传热发现,传热过程在液膜入口段0~0.1 m处最剧烈;传热系数随气相温度上升而先升高后降低,最大传热系数约为899 W×(m^(2)·K)^(-1);计算数据与试验关联式的最小误差约在10%之内。

关键词：垂直降膜高雷诺数液膜分布对流传热气液相变

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辐射废锅内辐射屏水冷管热变形数值模拟研究

煤炭学报 2024年第6期49卷 2896-2904页

作者：张国钰许建良龚岩郭庆华于广锁华东理工大学洁净煤技术研究所上海200237

煤气化技术是煤炭清洁高效利用的有效途径,其中带辐射废锅的气流床气化工艺能够有效回收高温合成气显热,提高能源利用率。辐射废锅内部增设辐射屏水冷管,可在保持辐射废锅水冷壁整体结构紧凑的同时提高传热面积。为研究气化炉操作条件... 详细信息

煤气化技术是煤炭清洁高效利用的有效途径,其中带辐射废锅的气流床气化工艺能够有效回收高温合成气显热,提高能源利用率。辐射废锅内部增设辐射屏水冷管,可在保持辐射废锅水冷壁整体结构紧凑的同时提高传热面积。为研究气化炉操作条件下辐射废锅内辐射屏水冷管的热变形,利用流体−结构耦合原理建立三维辐射屏模型进行模拟分析。模拟结果表明:在正常操作工况下,水冷管整体在距顶部5.30 m处温度达到最大值。在周向方向上,最靠近炉膛中心的1号水冷管表面温度成抛物线形分布,向火侧中间位置温度最高,向火侧和背侧最大温差达到60 K;在相邻水冷管的冷却作用下,2~5号水冷管表面温度成双峰状分布。水冷管的空间布置直接影响水冷管表面的温度分布。未加固定的辐射屏水冷管中最靠近炉膛中心的1号水冷管局部变形量最大为5.20 cm,π方向的最大偏移量为4.58 cm,超过相邻水冷管的间距,水冷管之间易发生碰撞。水冷管间增加固定后,水冷管发生整体变形,最大热变形量为3.28 cm,较未加固定的减小36.9%,π方向的相对偏移基本消失,水冷管之间的局部变形远小于管间距。增加固定可有效避免水冷管之间的碰撞。进口合成气温度和表面沉积的变化不同程度影响水冷管表面温度梯度和变形量,偏移方向均为水冷管的π/2侧。

关键词：辐射废锅水冷管热变形数值模拟

CrMoV与NiCrMoV异种钢焊接接头的高周疲劳性能及寿命模型

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焊接学报 2024年第7期45卷 67-73页

作者：王志鹏朱明亮轩福贞华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

对CrMoV与NiCrMoV异种钢焊接接头开展室温及400℃下的高周疲劳试验,并对失效试样进行断口分析,研究异种钢焊接接头的高周疲劳失效机理.结果表明,接头疲劳S-N曲线呈现连续下降形式,在高周疲劳过程中未见疲劳极限平台,失效位置均位于焊缝... 详细信息

对CrMoV与NiCrMoV异种钢焊接接头开展室温及400℃下的高周疲劳试验,并对失效试样进行断口分析,研究异种钢焊接接头的高周疲劳失效机理.结果表明,接头疲劳S-N曲线呈现连续下降形式,在高周疲劳过程中未见疲劳极限平台,失效位置均位于焊缝金属区域,并且集中在显微硬度值最低的结构弱区;随着应力幅值的下降,裂纹萌生模式由表面和内部萌生的竞争转变为内部微缺陷萌生占主导,内部焊接气孔微缺陷是主要裂纹萌生源;根据Murakami模型得到的疲劳极限分散性较大,与高周疲劳寿命未呈现出明显规律,通过引入Z参量模型,指出焊接接头的高周疲劳寿命由应力水平、微缺陷有效尺寸和相对深度等因素共同决定,Z参量与高周疲劳寿命具有很好线性关系.

关键词：焊接接头高周疲劳裂纹萌生气孔缺陷 Z参量模型

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流动聚焦型液滴微流控技术研究进展

高校化学工程学报 2024年第2期38卷 159-171页

作者：李庆张艳红华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

功能性微球具有比表面积高、性能稳定、形貌多样等特点,广泛应用于药物控释、生物医学、污染物吸附和催化剂等领域。微球的制备方法有喷雾干燥法、悬浮聚合法、离子交联法、乳液蒸发法和液滴微流控法。液滴微流控技术试剂消耗量低,安全... 详细信息

功能性微球具有比表面积高、性能稳定、形貌多样等特点,广泛应用于药物控释、生物医学、污染物吸附和催化剂等领域。微球的制备方法有喷雾干燥法、悬浮聚合法、离子交联法、乳液蒸发法和液滴微流控法。液滴微流控技术试剂消耗量低,安全系数高,制备的微球单分散性高,其中利用流动聚焦型微流控技术制备液滴时可以有效防止液滴与壁面剪切,液滴尺寸更易调控。以流动聚焦型液滴微流控技术为立足点,综述了流动聚焦型的实验和数值模拟、功能性微球制备和集成放大的研究进展,为后续新型功能性微球的制备以及产业化大批量生产提供参考。

关键词：流动聚焦型功能性微球微通道造粒流动

Uni-LSDPM:基于预训练的统一在线学习会话退出预测模型

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计算机研究与发展 2024年第2期61卷 441-459页

作者：陈芮王占全华东理工大学信息科学与工程学院上海200237

为了辅助学习者维持在线学习的连贯性以引导最优学习路径的执行,智能辅导系统(intelligent tutoring system,ITS)需要及时发现学习者退出学习的倾向,在合适的时间采取相应的干预措施,因此,在线学习会话退出预测研究十分必要.然而,与传... 详细信息

为了辅助学习者维持在线学习的连贯性以引导最优学习路径的执行,智能辅导系统(intelligent tutoring system,ITS)需要及时发现学习者退出学习的倾向,在合适的时间采取相应的干预措施,因此,在线学习会话退出预测研究十分必要.然而,与传统的课程辍学相比,会话退出发生的频率更高,单次学习时长更短,故需要在有限的行为数据中对学习会话退出状态进行准确预测.因此,学习行为的碎片性和预测结果的即时性、准确性是学习会话退出预测任务的挑战和难点.针对会话退出预测任务,提出了一种基于预训练-微调的统一在线学习会话退出预测模型(unified online learning session dropout prediction model,Uni-LSDPM).该模型采用多层Transformer结构,分为预训练阶段和微调阶段.在预训练阶段,使用双向注意机制对学习者连续行为交互特征序列的特征表示进行学习.在微调阶段,应用序列到序列(sequenceto-sequence,Seq2Seq)的注意力机制对学习者连续行为交互特征序列与退出状态联合序列进行学习.基于EdNet公共数据集对模型进行预训练和微调,通过消融实验以获得最佳预测效果,并基于多个数据集进行了对比测试实验.实验结果表明,Uni-LSDPM在AUC和ACC方面优于现有的模型,并证明该模型具有一定的鲁棒性和扩展性.

关键词：注意力机制学习会话退出预测智能辅导系统预训练

激光选区熔化过程声发射信号的降噪与分类预测方法

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机械工程学报 2024年第6期60卷 163-176页

作者：张赛凡李博轩福贞华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)中激光工艺参数显著影响成形件质量,而现行的工艺优化路径大多是基于激光能量密度经验性公式的“盲摸”工艺试验,难以全面反映影响成形件质量的诸多环境因素,且在SLM过程中,熔池失稳、激光辐... 详细信息

激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)中激光工艺参数显著影响成形件质量,而现行的工艺优化路径大多是基于激光能量密度经验性公式的“盲摸”工艺试验,难以全面反映影响成形件质量的诸多环境因素,且在SLM过程中,熔池失稳、激光辐照不连续的情况时有发生,因此亟需开发SLM过程中工艺参数在线动态调控及质量监测技术,以保障制造工艺的可靠性和成形件质量的稳定性。通过声发射信号处理与神经网络算法,实现对采用不同激光工艺参数的熔道SLM成形过程的声发射信号分类预测。在降噪模块中,为确定经验模态分解的分解层数从而将其作为神经网络输入神经元的数量,提出一种基于序列间相关性和反双曲正切函数的直观评判方法。在分类预测模块中,对比基于经验模态分解和小波包变换两种声信号特征提取方法所设计的神经网络性能。研究结果表明神经网络模型对于不同激光参数产生的声发射信号进行分类预测的可行性,从而可直接指导SLM工艺参数的在线调控优化或优选,并为SLM过程的成形质量在线监测系统奠定理论方法基础。

关键词：声发射监测机器学习激光选区熔化小波包分析经验模态分解