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耦合海水淡化的船舶柴油机排气净化装置设计

哈尔滨工程大学学报 2024年第5期45卷 879-885页

作者：周文婷何宏舟集美大学福建省能源清洁利用与开发重点实验室福建厦门361021 集美大学福建省清洁燃烧与能源高效利用工程技术研究中心福建厦门361021 集美大学轮机工程学院福建厦门361021

为综合高效实现船舶柴油机烟气废热回收海水淡化以提升尾气净化率,本文以KincaidB&W6L90GE型船舶柴油机为研究对象,提出一种耦合海水淡化的船舶柴油机废气高效净化技术,介绍了耦合海水淡化的船舶柴油机排气净化技术原理,理论设计计算耦... 详细信息

为综合高效实现船舶柴油机烟气废热回收海水淡化以提升尾气净化率,本文以KincaidB&W6L90GE型船舶柴油机为研究对象,提出一种耦合海水淡化的船舶柴油机废气高效净化技术,介绍了耦合海水淡化的船舶柴油机排气净化技术原理,理论设计计算耦合海水淡化的船舶柴油机废气净化系统的蒸发段和冷凝段,得到烟气余热回收制淡系统蒸发段和冷凝段的换热系数分别为42.29W/(m^(2)·℃)和1067.42W/(m^(2)·℃)、换热面积分别为517.31m^(2)和38.26m^(2),该系统整体尺寸为Φ6m,总高度为6.452m,并进一步得到船舶烟气净化系统整体尺寸为Φ4.0m,总高度为9.66m,完成了系统的整体尺寸设计计算和结构布置。

关键词：船舶柴油机烟气净化余热利用海水淡化装置设计海水脱硫理论计算系统耦合

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氢化酶固定化研究进展

合成生物学 2024年

作者：雷航彬何宁李斐煊董玲玲王世珍厦门大学化学化工学院化学工程与生物工程系厦门大学厦门市合成生物学重点实验室

氢化酶催化氢气向质子和电子的可逆转化，具有广阔的工业应用前景。但游离的氢化酶存在着对氧气敏感、传递电子速率慢等缺点。本文综述了碳材料、金属及半导体、高分子和金属-有机框架材料（MOFs）固定化氢化酶。碳材料具有价格低廉、... 详细信息

氢化酶催化氢气向质子和电子的可逆转化，具有广阔的工业应用前景。但游离的氢化酶存在着对氧气敏感、传递电子速率慢等缺点。本文综述了碳材料、金属及半导体、高分子和金属-有机框架材料（MOFs）固定化氢化酶。碳材料具有价格低廉、比表面积大等优势。金属及半导体有着良好的导电性能和优异的催化性能。高分子材料具有良好的生物相容性和机械性能，可以提高氢化酶的稳定性和对氧气的耐受性。MOFs比表面积大，可设计调控，为理化性质不同的氢化酶提供了广泛的载体选择。复合材料固定化氢化酶可以结合不同材料的优势，拓宽固定化氢化酶的应用场景。固定化氢化酶可用于氢气的高效生产与应用以及生物不对称加氢制备手性化合物，为转变能源结构，实现绿色转型、解决环境问题提供了可选方案。

关键词：氢化酶固定化生物电催化碳材料半导体材料高分子材料金属-有机框架(MOFs)

锌-空气电池隔膜的关键作用及其最新研究进展

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物理化学学报 2024年第6期40卷 20-33页

作者：王梦茵黄若贝熊剑峰田景华李剑锋田中群厦门大学化学化工学院福建厦门361005 福建省能源材料科学与技术创新实验室(IKKEM) 福建厦门361005 厦门大学材料学院福建厦门361005

在化石能源日益短缺、资源消耗急剧增加的背景下,开发可再生的清洁能源,如太阳能和风能,变得尤为重要。然而,这些清洁能源供应不稳定,因此需要大规模能源转换和储存装置的发展。在这方面,锌-空气电池能量密度高、安全性好、成本低、易... 详细信息

在化石能源日益短缺、资源消耗急剧增加的背景下,开发可再生的清洁能源,如太阳能和风能,变得尤为重要。然而,这些清洁能源供应不稳定,因此需要大规模能源转换和储存装置的发展。在这方面,锌-空气电池能量密度高、安全性好、成本低、易组装、对环境友好并且金属锌储量丰富,作为能源储存与转换器件有良好的发展前景,但在应用的过程中仍存在一些问题。其中,隔膜在锌-空气电池中起着隔离正负极,防止短路的重要作用,但关于锌-空气电池隔膜及其改性的研究较少。本文简要介绍了锌-空气电池的发展,以水系碱性锌-空气电池为例,阐述了其工作原理。文中通过理解电池各个组件可能导致电池失效的机制,重点分析了隔膜性能对整体电池性能的影响。其中包括隔膜的离子选择性、离子导电性、稳定性以及保水性等因素。这些因素在锌-空气电池中起到至关重要的作用,直接影响电池的效率、寿命和稳定性。此外,本文还对锌-空气电池隔膜未来发展方向进行了展望。随着科技的进步,锌-空气电池的隔膜材料可能会进行更多的改良和创新,以提高电池的性能和稳定性。对于清洁能源的推动,锌-空气电池在能源储存和转换领域有望发挥更大的作用。

关键词：隔膜离子选择性离子导电性稳定性锌-空气电池

释放多孔纳米结构的活力:可持续电催化水分解

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第3期58卷 37-85页

作者：罗健颖傅捷叶丰铭梁汉锋王伟俊厦门大学马来西亚分校能源与化工学院马来西亚雪兰莪州厦门大学马来西亚分校纳米能源与催化技术卓越中心(CONNECT)马来西亚雪兰莪州厦门大学化学与化工学院固体表面物理化学国家重点实验室福建厦门361005 厦门大学古雷创新学院福建漳州363200 厦门大学深圳研究院广东深圳518057

电化学整体水分解(OWS)作为一种很有应用前景的能源转换技术,可用于生产清洁的可再生氢燃料,引起了人们的广泛关注.然而,水分解反应的半反应,即析氧反应(OER),因动力学缓慢、水分解热力学势垒高和能量消耗大等问题制约了OWS的广泛应用.... 详细信息

电化学整体水分解(OWS)作为一种很有应用前景的能源转换技术,可用于生产清洁的可再生氢燃料,引起了人们的广泛关注.然而,水分解反应的半反应,即析氧反应(OER),因动力学缓慢、水分解热力学势垒高和能量消耗大等问题制约了OWS的广泛应用.研究发现,采用地球储量丰富的元素设计的多孔材料可以显著提高活性位点数量及其可及性,增大比表面积,优化反应物的吸附/脱附,改善传质,进而表现出较好的电催化活性.因此,系统梳理总结多孔纳米材料在电催化分解水领域的研究进展具有重要的意义.本文综述了近年来用于析氢反应,OER和OWS的多孔电催化剂的研究进展.聚焦于合成策略的最新进展,并结合多孔结构在电催化剂中的独特作用进行了讨论.概述了各种新兴的多孔电催化剂改性策略,包括结构工程、相工程、缺陷工程和应变工程;重点介绍了合成方法、多孔材料性能提升、机理理解、集成实验、水分解的理论研究和先进的改性策略,并提出了合成工艺.特别总结了结构-活性关系的研究成果,为设计和改性具有独特性能的多孔材料提供参考.最后,本文强调了当前多孔电催化剂所面临的科学挑战和未来发展方向,旨在为推动多孔电催化剂在电化学水分解领域的应用和发展提供借鉴.

关键词：多孔材料电催化析氢反应析氧反应水分解

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激光复合加工硬脆性材料研究进展综述

机械工程学报 2024年第9期60卷 168-188页

作者：温秋玲杨野黄辉黄国钦胡中伟陈金鸿汪晖吴贤华侨大学制造工程研究院厦门361021 高性能工具全国重点实验室(华侨大学) 厦门361021 华侨大学机电及自动化学院厦门361021

玻璃、半导体、蓝宝石、陶瓷和硬质合金等硬脆性材料被广泛应用于建筑、生物医疗、航空航天、集成电路、新能源、光电显示、轨道交通、海洋等领域。但是其高硬度、大脆性、高耐磨性和耐腐蚀等特性也给它们的加工带来巨大挑战。目前,机... 详细信息

玻璃、半导体、蓝宝石、陶瓷和硬质合金等硬脆性材料被广泛应用于建筑、生物医疗、航空航天、集成电路、新能源、光电显示、轨道交通、海洋等领域。但是其高硬度、大脆性、高耐磨性和耐腐蚀等特性也给它们的加工带来巨大挑战。目前,机械加工、离子束加工、化学蚀刻、激光加工等方式是加工硬脆性材料的主要方法。但是这些加工方式依然存在加工效率和加工质量不可兼得的瓶颈问题。为此,研究人员提出了将激光加工和其他加工方式结合起来的复合加工方法,旨在实现硬脆性材料的高质量和高效率加工。概述了主流的基于激光复合的硬脆材料加工方法,主要包括其他方式辅助激光加工、激光辅助其他方式加工、激光辅助激光加工;重点阐述了这些激光复合加工技术的加工原理、研究现状和加工效果;总结了不同激光复合加工方法的优势、局限性和应用场景,最后对激光复合加工硬脆性材料的未来发展趋势提出了展望。

关键词：激光复合加工硬脆性材料加工效率加工质量微结构

光电离质谱法在典型固体燃料热解研究中的应用进展

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燃料化学学报（中英文） 2024年第7期52卷 921-944页

作者：沈洋崔存浩刘浩然任海荣蔡江淮周忠岳齐飞上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 福建省能源材料科学与技术创新实验室(IKKEM) 福建厦门361005 固体表面物理化学国家重点实验室厦门大学化学化工学院福建厦门361005 厦门大学福建航空航天学院福建厦门361102

通过热解将固体燃料在热化学上转化为运输燃料和增值化学品是实现固体燃料高效利用的最为切实可行和兼顾经济性的途径之一。由于热解反应产物的复杂性,对固体燃料热解的中间产物和最终产物在分子水平上进行全面阐明对于理解热解反应机... 详细信息

通过热解将固体燃料在热化学上转化为运输燃料和增值化学品是实现固体燃料高效利用的最为切实可行和兼顾经济性的途径之一。由于热解反应产物的复杂性,对固体燃料热解的中间产物和最终产物在分子水平上进行全面阐明对于理解热解反应机理至关重要,同时对提高热解过程的可持续性具有积极意义。光电离质谱(PIMS)技术被普遍认为是一种高度通用的过程分析技术,通过对热解气相产物中的离子进行实时检测和分析,为热解提供了实时的信息。为此,本工作综述了近年来PIMS技术在固体燃料(包括煤、生物质和固体推进剂)热解领域的应用,并对不同实验和模型的进展进行了概述。这些进展相互促进,有助于学者加深对热解固体燃料复杂过程的理解,并为未来深入研究热解机理提供有力支持。

关键词：热解光电离质谱法煤炭生物质能固体推进剂在线分析

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镁改性泡沫炭对水中镉(Ⅱ)的吸附性能及去除机理

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无机化学学报 2024年第8期40卷 1537-1548页

作者：蒲小松吴航凯李涛洪李惠娟刘守庆黄元波李雪梅西南林业大学材料与化学工程学院西南地区林业生物质资源高效利用国家林业和草原局重点实验室昆明650224 集美大学海洋装备与机械工程学院福建省能源清洁利用与开发重点实验室厦门361104

以酶解木质素液化产物树脂(LP树脂)为前驱体,借助微波加热和直接混合法,成功制得了镁改性泡沫炭(Mg/CF)吸附材料,通过红外光谱、X射线衍射、X射线光电子能谱等对其结构性能进行了分析表征,并借助静态吸附实验对其水中Cd(Ⅱ)的脱除性能... 详细信息

以酶解木质素液化产物树脂(LP树脂)为前驱体,借助微波加热和直接混合法,成功制得了镁改性泡沫炭(Mg/CF)吸附材料,通过红外光谱、X射线衍射、X射线光电子能谱等对其结构性能进行了分析表征,并借助静态吸附实验对其水中Cd(Ⅱ)的脱除性能进行了考察。结果表明,负载于CF表面的镁以MgO纳米颗粒的形式集中分布于CF的泡孔孔壁上,MgO的负载并未减少CF的比表面积,但可使其微孔孔容增大。该吸附材料对水中Cd(Ⅱ)表现出优越的脱除性能,与单独使用MgO相比,Mg/CF对Cd(Ⅱ)的理论最大吸附容量可达308.51 mg·g^(-1),约为MgO的2.0倍,且平衡吸附时间为720 min,较MgO明显缩短。Mg/CF对Cd(Ⅱ)的去除过程满足准二级动力学方程、Langmuir吸附等温线模型,且去除过程为吸热熵增的自发过程。去除机理研究表明,Mg/CF对Cd(Ⅱ)的去除是以离子交换和沉淀等化学作用为主,并伴有物理吸附的过程。

关键词：泡沫炭氧化镁改性 Cd(Ⅱ) 吸附机理

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具有花瓣形结构的弯管抗冲蚀特性研究

机械科学与技术 2024年第6期43卷 975-983页

作者：郭姿含张军黄金满集美大学海洋装备与机械工程学院福建厦门361021 集美大学福建省能源清洁利用与开发重点实验室福建厦门361021 厦门安麦信自动化科技有限公司福建厦门361021

冲蚀破坏是气固两相流弯管中的常见问题,其直接关系到管路系统的正常运行及管道寿命。针对此问题,提出一种内壁具有花瓣形的弯管结构,以提高弯管的抗冲蚀特性。采用CFD-DPM方法对该弯管结构气固流动特性进行了分析。分析结果表明:不同... 详细信息

冲蚀破坏是气固两相流弯管中的常见问题,其直接关系到管路系统的正常运行及管道寿命。针对此问题,提出一种内壁具有花瓣形的弯管结构,以提高弯管的抗冲蚀特性。采用CFD-DPM方法对该弯管结构气固流动特性进行了分析。分析结果表明:不同位置花瓣形结构具有与普通弯管相同的“V”形冲蚀分布;当位于颗粒壁面第一次碰撞之前,可以改变颗粒轨迹并在背部形成循环区,一定程度上抑制冲蚀;花瓣形结构最佳抗冲蚀位置为θ=20°且该位置不随流速和颗粒质量流量的变化而变化,相比于不具有花瓣结构的普通弯管,抗冲蚀性能提高17.27%。这种结构可提高弯管的抗冲蚀性能,延长管道寿命。

关键词：冲蚀 DPM 气固两相流结构优化花瓣形弯管

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调控双钙钛矿中高熵组分促进高温析氧反应

物理化学学报 2024年第6期40卷 41-43页

作者：冯炜程于景成杨溢澜郭宜阁邹庚刘晓菊陈洲董坤宋月锋汪国雄包信和中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室洁净能源国家实验室辽宁大连116023 中国科学院大学能源学院北京100049 大连交通大学环境与化学工程学院辽宁大连116028 榆林学院化学化工学院陕西榆林719100 厦门大学材料学院福建厦门361005 中国科学院过程工程研究所离子液体清洁过程北京市重点实验室多相复杂系统国家重点实验室北京100190

固体氧化物电解池(SOEC)中阳极析氧反应动力学较为迟缓,限制了SOEC器件电催化转化能力,因此针对阳极材料的改性研究对于进一步提升SOEC电化学性能十分关键。高熵钙钛矿(HEP)在许多反应中表现出良好的催化活性,但在SOEC中的应用鲜有研究... 详细信息

固体氧化物电解池(SOEC)中阳极析氧反应动力学较为迟缓,限制了SOEC器件电催化转化能力,因此针对阳极材料的改性研究对于进一步提升SOEC电化学性能十分关键。高熵钙钛矿(HEP)在许多反应中表现出良好的催化活性,但在SOEC中的应用鲜有研究。本文通过在双钙钛矿的A位或A'位分别掺杂不同的稀土金属、碱土金属或碱金属离子,合成了(Pr_(0.2)La_(0.2)Sm_(0.2)Nd_(0.2)Gd_(0.2))BaCo_(2)O_(6-δ)(A-HEP)和Pr(Ba_(0.2)Sr_(0.2)Ca_(0.2)Na_(0.2)K_(0.2))Co_(2)O_(6-δ)(A'-HEP)两种高熵钙钛矿材料。由于掺杂离子平均半径和氧化态的差异,A-HEP保持四方双钙钛矿相结构而A'-HEP则转变为正交单钙钛矿相。物理化学表征结果表明,A-HEP中Co平均价态更高,Co 2p-O 1s杂化更强,从而增加了电子转移路径并降低了转移能垒。同时,A-HEP中表面氧空位浓度更高,可为阳极析氧反应提供更多的活性位点。因此,在具有A-HEP阳极的SOEC中,与氧输运、电子传输和表界面反应过程相关的阳极极化电阻显著降低,并在800℃下实现最高1.76 A·cm^(-2)的电流密度和200 h的稳定性。本工作为高熵钙钛矿材料在SOEC阳极中的应用提供了新的策略。

关键词：固体氧化物电解池高熵钙钛矿析氧反应氧空位电子转移

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