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不同淬火温度下滴铸法钙钛矿晶体生长模式分析

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化学学报 2024年第10期82卷 1031-1038页

作者：肖圣宗许雄文华南理工大学电力学院广州510640 广东省高效清洁能源利用重点实验室华南理工大学广州510640

大面积致密钙钛矿薄膜制备是目前钙钛矿太阳能电池研究的热门方向,其中揭示钙钛矿薄膜晶体生长规律对于实现致密的钙钛矿薄膜具有重要意义.本工作基于滴铸法在不同淬火温度下进行钙钛矿薄膜制备实验,通过光学显微镜记录其针状结晶和层... 详细信息

大面积致密钙钛矿薄膜制备是目前钙钛矿太阳能电池研究的热门方向,其中揭示钙钛矿薄膜晶体生长规律对于实现致密的钙钛矿薄膜具有重要意义.本工作基于滴铸法在不同淬火温度下进行钙钛矿薄膜制备实验,通过光学显微镜记录其针状结晶和层状结晶生长过程,结合X射线衍射(XRD)测试和扫描电子显微镜(SEM)测试,分析了各类型晶体生长模式以及形成温度,总结钙钛矿晶体结构随淬火温度提高的演化规律.研究结果表明,随着淬火温度及结晶速率的提高,钙钛矿薄膜晶体从枝状结晶逐渐转变成了圆球状结晶,薄膜的均匀性逐步提升.

关键词：滴铸法钙钛矿薄膜结晶过程晶核

SnCl_(2)敏化的TiO_(2)表面对PbI_(2)粒子的诱导吸附

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化学学报 2024年第8期82卷 865-870页

作者：王馨雨许雄文华南理工大学电力学院广州510640 广东省高效清洁能源利用重点实验室华南理工大学广州510640

近年来,钙钛矿电池因其性能高、造价低且柔性好的优点而获得了极大的关注和发展,但其薄膜制备工艺还不够成熟.本工作主要关注两步法沉积钙钛矿时Pb I_(2)晶种层的沉积.受银镜反应中Sn Cl_(2)敏化思想的启发,本工作提出采用Sn Cl_(2)敏... 详细信息

近年来,钙钛矿电池因其性能高、造价低且柔性好的优点而获得了极大的关注和发展,但其薄膜制备工艺还不够成熟.本工作主要关注两步法沉积钙钛矿时Pb I_(2)晶种层的沉积.受银镜反应中Sn Cl_(2)敏化思想的启发,本工作提出采用Sn Cl_(2)敏化层来增加Pb I_(2)粒子在TiO_(2)基底上的吸附能力.为验证其可行性,首先通过分子动力学模拟Sn Cl_(2)敏化的TiO_(2)表面对Pb I_(2)粒子的诱导吸附,分析了Sn Cl_(2)、Pb I_(2)、TiO_(2)三者的相互结合能.模拟结果表明,SnCl_(2)与TiO_(2)及Pb I_(2)粒子都有较大的结合能,因此可以很好地提高Pb I_(2)粒子在TiO_(2)基底上的吸附能力.最后,通过Pb I_(2)的溶液沉积实验和表征也验证了SnCl_(2)敏化层对PbI_(2)薄膜沉积质量具有较好的改善作用.

关键词：钙钛矿电池薄膜桥梁粒子诱导吸附

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基于正交设计的微细颗粒复合凝并建模及仿真

华南理工大学学报（自然科学版） 2019年第9期47卷 40-46,97页

作者：刘定平黄俊钦秦方博罗伟乐华南理工大学电力学院//广东省能源高效清洁利用重点实验室

为了研究微细颗粒凝并效率影响因素的敏感性,将颗粒群平衡模型与欧拉多相流模型进行耦合,通过用户自定义函数分别引入布朗凝并、湍流凝并与声波凝并的复合凝并核函数和颗粒凝结增长速率函数,建立了一种适合不同凝并方式特点的复合凝并模... 详细信息

为了研究微细颗粒凝并效率影响因素的敏感性,将颗粒群平衡模型与欧拉多相流模型进行耦合,通过用户自定义函数分别引入布朗凝并、湍流凝并与声波凝并的复合凝并核函数和颗粒凝结增长速率函数,建立了一种适合不同凝并方式特点的复合凝并模型.采用正交设计对微细颗粒的凝并过程进行数值模拟,研究了初始蒸汽饱和度、停留时间、声压级和声频对复合凝并过程的影响程度的主次关系.结果表明,该复合凝并模型能有效地表征PM2.5颗粒凝并效率.通过PM10和PM2.5凝并效率正交模拟试验进一步得出,复合凝并作用下各参数的影响程度均为:声压级>停留时间>初始蒸汽饱和度>声频.声压级、停留时间和初始蒸汽饱和度的增大有利于凝并效率的提高,而声频则存在一个最佳值使得凝并效率达到最高,且PM2.5凝并效率的最佳频率比PM10高.该模型的建立对研究微细颗粒物复合凝并相关因素的影响程度具有重要作用.

关键词：微细颗粒复合凝并群体平衡模型正交设计

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LIBS对煤中热值检测的新型校正模型

光谱学与光谱分析 2016年第8期36卷 2607-2612页

作者：王帝陆继东董美蓉姚顺春樊炬田照华王磊李诗诗华南理工大学电力学院广东广州510640 广东省能源高效清洁利用重点实验室广东广州510640

将激光诱导击穿光谱技术(LIBS)应用于煤中热值的检测。针对传统的通道面积归一化方法未能考虑煤质检测的物理/化学机制、从而限制了所建模型在精确性、准确性、可重复性的情况,提出了一种新型的基于光谱偏差产生原理的校正模型。模型选... 详细信息

将激光诱导击穿光谱技术(LIBS)应用于煤中热值的检测。针对传统的通道面积归一化方法未能考虑煤质检测的物理/化学机制、从而限制了所建模型在精确性、准确性、可重复性的情况,提出了一种新型的基于光谱偏差产生原理的校正模型。模型选取了19组煤样品,随机选择其中15组为校正集,用于建立热值的定量分析模型,剩余四种为预测集,用于对所建模型进行检验与评价。模型从光谱偏差因素的产生因素出发,通过原子光谱发射理论结合斯塔克展宽公式,推导出LIBS条件下自吸收效应的影响机制及其所引起的偏差的修正方法。通过元素间相互干扰结合基体效应的微观机理对基体效应进行光谱的偏差分析,并根据K系数法的思路对LIBS中元素间相互干扰进行修正,通过建立光谱的电子密度,等离子体温度,元素浓度的数值模型对基体效应引起的光谱偏差进行深度修正。因而经过自吸收效应—元素间相互干扰-基体效应深度修正后,模型对于所研究样品范围内其拟合优度R^2=0.967,RMSEP=0.49 MJ·kg^(-1),RMSE=0.45 MJ·kg^(-1),MRE=2.42%,ARE=1.64%的同时RSD=5.79%,RSDP=8.10%。相对于传统的通道面积归一化-多元线性回归方法的0.405,8.28 MJ·kg^(-1),4.14 MJ·kg^(-1),22.85%,52.48%,18.28%,32.85%,表明测量的精确度与准确度都得到明显的提高,证明该模型具有很好的应用价值。

关键词： LIBS 热值自吸收效应元素间相互干扰基体效应

基于正交设计的旋流管式除雾器性能的数值分析

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华南理工大学学报（自然科学版） 2023年第6期51卷 89-96页

作者：刘定平张向阳陈爱桦王海何文浩华南理工大学电力学院/广东省能源高效清洁利用重点实验室广东广州510640

随着国家工业烟气排放要求日益严格,针对折流板除雾器对粒径小于20μm的微细雾滴去除效率低的问题,设计了一种新型旋流管式除雾器。采用欧拉-拉格朗日的方法,对旋流管式除雾器内烟气的流动进行数值模拟,使用刚性球形水滴代替雾滴,采用RN... 详细信息

随着国家工业烟气排放要求日益严格,针对折流板除雾器对粒径小于20μm的微细雾滴去除效率低的问题,设计了一种新型旋流管式除雾器。采用欧拉-拉格朗日的方法,对旋流管式除雾器内烟气的流动进行数值模拟,使用刚性球形水滴代替雾滴,采用RNG k-ε模型和离散相模型(DPM)模型进行连续相和离散相的交替耦合计算;研究了不同流速下旋流管式除雾器性能的变化;并在基于正交设计的模拟实验下研究旋流管式除雾器结构参数对除雾性能的影响。对基础结构旋流管式除雾器的模拟结果表明:在3~7 m/s的流速下对直径大于20μm的雾滴去除效率在99%以上;对直径在10~20μm的雾滴去除效率在86.5%以上;对直径在2~10μm的雾滴去除效率在51.3%以上;压降61.4~321.3 Pa,对微细雾滴的去除效率有显著提升。通过分析正交模拟试验结果,得到扭转角度(a)的增大和单管直径(d)的减小有利于提高雾滴的去除效率;随着a的增大、d的增大、H的减小会加大烟气流过除雾器的压降;得出了参数范围内以2~10μm除雾效率为指标的最佳结构d=100 mm,H=2000 mm,a=900°;以10~20μm除雾效率为指标的最佳结构d=100 mm,H=1600 mm,a=900°;以除雾器进出口压降为指标的最佳结构d=100 mm,H=2400 mm,a=540°。本研究所提出的旋流管式除雾器能够显著提升微细雾滴的去除效率,对工业烟气的超洁净排放有着重要意义。

关键词：旋流管式除雾器除雾性能气液两相流数值模拟正交实验

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恒功率放电下锂离子电池的产热特性

华南理工大学学报（自然科学版） 2020年第7期48卷 1-8页

作者：甘云华谭梅鲜梁嘉林罗燕来王建钦何林峰华南理工大学电力学院∥广东省能源高效清洁利用重点实验室广东广州510640

恒功率放电是电池实际运行工况中的典型放电方式,其放电过程中的产热对电池的性能和安全运行有重要影响。为了研究恒功率放电方式下电池的产热特性,首先建立了电化学-热耦合模型;然后通过实验验证了模型的合理性;最后分析了放电过程电... 详细信息

恒功率放电是电池实际运行工况中的典型放电方式,其放电过程中的产热对电池的性能和安全运行有重要影响。为了研究恒功率放电方式下电池的产热特性,首先建立了电化学-热耦合模型;然后通过实验验证了模型的合理性;最后分析了放电过程电池内部集流体、正负极和隔膜各层的产热特性,讨论了放电功率和正极电极厚度对电池内部各层产热量的影响。结果表明:在放电过程中负极产热率的变化程度最大;放电功率对各层产热量占总产热量的比值影响不大,其中正极产热量所占的比值最大(不同放电功率下的占比均在70%以上);增大正极电极厚度可降低电池的产热量,但随着电极厚度的增大,其影响效果会降低。

关键词：锂离子电池恒功率放电产热特性电化学-热耦合模型放电功率

紫丁香基木质素二聚体模化物热解的动力学机理

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华南理工大学学报（自然科学版） 2023年第12期51卷 107-117页

作者：楼波李森浩卢菘周达恒华南理工大学电力学院/广东省能源高效清洁利用重点实验室广东广州510640

紫丁香基木质素是一种重要的木质素,天然木质素也大多通过β-O-4键连接成网状结构,β-O-4型紫丁香基木质素二聚体模化物在前人研究的模化物基础上增加了多个甲氧基基团,更接近实际的紫丁香基木质素结构。在软件Materials Studio 2019的D... 详细信息

紫丁香基木质素是一种重要的木质素,天然木质素也大多通过β-O-4键连接成网状结构,β-O-4型紫丁香基木质素二聚体模化物在前人研究的模化物基础上增加了多个甲氧基基团,更接近实际的紫丁香基木质素结构。在软件Materials Studio 2019的Dmol3模块中,基于密度泛函理论利用B3LYP杂化泛函,对β-O-4型紫丁香基木质素二聚体模化物在875K、101kPa条件下的热解反应路径进行模拟,计算每步反应的反应物与生成物的焓值,并通过Vibration Analysis模块进行频率分析确认只有实频,没有虚频;计算每步反应的焓变并对反应路径总焓变进行比较,总焓变越小表明该路径在热力学上越容易发生,进而得到其较具优势的反应路径,最终得到对应路径的热解产物。结果表明,β-O-4型紫丁香基木质素二聚体模化物在875K、101kPa下的初步热解较有可能发生C_(α)—C_(β)键的断裂与β-O-4键的断裂,其中最可能发生β-O-4键的断裂;较具优势的反应路径包括总焓变为-59.65kJ/mol的R4、总焓变为-219.44 kJ/mol的R10、总焓变为-14.93kJ/mol的R12、总焓变为-389.29kJ/mol的R21、总焓变为-466.24kJ/mol的R23与总焓变为-276.72kJ/mol的R24,其中最具优势的路径为R21、R23与R24;热解的主要产物是邻苯三酚、3,4,5-三羟基苯甲醇、3,4,5-三羟基苯甲醛及乙醇,其中邻苯三酚、3,4,5-三羟基苯甲醇与乙醇为R21、R23与R24的热解产物。本研究得到的模拟结果可以为生成生物质焦的进一步模拟计算奠定基础。

关键词：木质素热解分子动力学密度泛函理论

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脱硫废水雾化蒸发对水泥炉窑污染物的影响

华南理工大学学报（自然科学版） 2021年第11期49卷 80-86页

作者：刘定平沈康华南理工大学电力学院∥广东省能源高效清洁利用重点实验室广东广州510640

针对日益严重的水泥行业污染问题和日趋严格的脱硫废水排放要求,提出了利用篦冷机熟料余热将水泥炉窑脱硫废水蒸发,以实现其零排放的方法。通过在某熟料产量为6000 t/d、掺烧干污泥的水泥炉窑生产线上进行实验,研究了脱硫废水在篦冷机... 详细信息

针对日益严重的水泥行业污染问题和日趋严格的脱硫废水排放要求,提出了利用篦冷机熟料余热将水泥炉窑脱硫废水蒸发,以实现其零排放的方法。通过在某熟料产量为6000 t/d、掺烧干污泥的水泥炉窑生产线上进行实验,研究了脱硫废水在篦冷机处雾化蒸发对烟气温度、NO_(x)排放浓度、氨逃逸浓度和烟气粉尘质量浓度的影响。实验结果表明,脱硫废水蒸发后产生的NH_(3)随三次风进入分解炉,并在炉内与NO_(x)发生还原反应,有利于减少SNCR(选择性非催化还原)系统的喷氨量。在炉窑满负荷下,维持SNCR系统与干污泥掺烧量工况稳定,随着脱硫废水喷入量的增加,NO_(x)排放浓度逐步减小;在废水喷入量为5.5 m^(3)/h工况下时NO_(x)排放浓度达到最低值;脱硫废水在篦冷机高温段处蒸发会降低二次风和三次风的温度,可抑制分解炉中热力型NO_(x)生成;脱硫废水在高温环境下蒸发会生成HCl和SO_(2)气体,对湿法脱硫效率有一定的影响。

关键词：脱硫废水雾化蒸发零排放水泥炉窑掺烧干污泥 NO_(x)

基于FLUENT的垃圾热解气MILD燃烧研究

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华南理工大学学报（自然科学版） 2021年第2期49卷 9-16页

作者：廖艳芬张曼玉陈顺凯陈银马晓茜华南理工大学电力学院∥广东省能源高效清洁利用重点实验室广东广州510640

随着社会经济发展,我国各类垃圾产量显著增加,新型热解法处理的垃圾热解气高效清洁利用研究相继开展。本研究采用FLUENT软件对垃圾热解气在燃烧器中的低氧稀释混合(MILD)燃烧状况进行数值模拟,研究了燃料喷管孔径、空气喷管孔径、燃料... 详细信息

随着社会经济发展,我国各类垃圾产量显著增加,新型热解法处理的垃圾热解气高效清洁利用研究相继开展。本研究采用FLUENT软件对垃圾热解气在燃烧器中的低氧稀释混合(MILD)燃烧状况进行数值模拟,研究了燃料喷管孔径、空气喷管孔径、燃料喷管和空气喷管间距、空气喷管分布以及热值波动对燃烧室内燃烧及NO排放的影响。结果表明:空气喷管管径改变导致的空气射流速度改变对燃烧状况的影响最为显著,射流速度增加引起的湍流以及卷吸作用可使MILD燃烧达到更好的效果,空气喷管孔径存在较优值,以8 mm为宜。燃料射流速度的增加对燃烧效果影响较小,高速有利于燃料射流刚性以及燃烧区域延长,燃料喷管孔径也存在较优值,以8 mm为宜。空气与燃料喷管间距影响了扩散过程以及回流区域大小,可与孔径匹配出最优值,喷管间距以15 mm为宜。空气射流的周向分布均匀程度影响燃烧效果,但对NO排放量影响不大,以4个空气喷管为宜;此燃烧器可满足热解气热值波动在±20%的MILD燃烧。

关键词：热解气 MILD燃烧数值模拟结构参数射流速度