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酞菁铁/MXene复合阴极的制备及电芬顿降解磺胺间二甲氧嘧啶

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无机材料学报 2024年

作者：刘会来李志豪孔德峰陈星合肥工业大学资源与环境工程学院合肥工业大学工业与装备技术研究院

研发具有高活性和高稳定的电极材料，是实现电芬顿体系高效降解磺胺类抗生素污染物的关键问题。本工作以MXene材料作为载体负载酞菁铁（FePc）制备了FePc/MXene纳米复合材料，并将其作为阴极催化剂构建电芬顿体系对磺胺间二甲氧嘧啶（SD... 详细信息

研发具有高活性和高稳定的电极材料，是实现电芬顿体系高效降解磺胺类抗生素污染物的关键问题。本工作以MXene材料作为载体负载酞菁铁（FePc）制备了FePc/MXene纳米复合材料，并将其作为阴极催化剂构建电芬顿体系对磺胺间二甲氧嘧啶（SDM）进行降解。负载FePc后，纳米材料依然保持手风琴状的片层结构，并且表面略粗糙，层间间距变小；FePc/MXene中FeNx的配位数约为4，且FePc与MXene之间的相互作用促进电极表面的电子转移。在构建的电芬顿体系中，FePc/MXene电极在50 min内对磺胺间二甲氧嘧啶（SDM）降解率达到98.9%，且在较宽的pH范围内表现出优异的催化性能和稳定性。降解性能的显著提高主要归因于复合材料中FeN4的引入增强了O2电催化还原为H2O2的活性。电芬顿体系主要通过自由基途径(·OH和·O2-)与非自由基途径(1O2)共同降解SDM。利用前沿轨道理论和福井函数阐明了SDM被不同活性物种攻击的位点，主要通过苯环的羟基化、氨基氧化、C–S和S–N键断裂而降解。此外，循环和离子浸出实验证明所制备的阴极催化剂具有优异的稳定性。

关键词：电芬顿 FePc/MXene 磺胺间二甲氧嘧啶活性氧物种降解路径

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核聚变装置偏滤器靶板材料选择与研究进展

中国材料进展 2024年

作者：吴玉程盛学洋马冰王珊张一帆刘家琴合肥工业大学材料科学与工程学院合肥工业大学有色金属材料与加工技术国家地方联合工程研究中心合肥工业大学先进能源材料与环境国际合作基地合肥工业大学工业与装备研究院安徽省先进复合材料设计与应用工程研究中心

可控热核聚变能是人类最理想的清洁能源之一，是解决人类能源和环境问题的根本途径。目前，可控热核聚变能的发展面临诸多挑战，偏滤器靶板作为磁约束核聚变装置中的重要部件，其设计和制造是维持等离子体放电、实现核聚变反应堆稳定运... 详细信息

可控热核聚变能是人类最理想的清洁能源之一，是解决人类能源和环境问题的根本途径。目前，可控热核聚变能的发展面临诸多挑战，偏滤器靶板作为磁约束核聚变装置中的重要部件，其设计和制造是维持等离子体放电、实现核聚变反应堆稳定运行所亟需解决的关键问题之一。作为等离子体轰击最严重区域，偏滤器靶板经受着高能粒子流辐照和高热负荷冲击(10 MW·m-2稳态负荷和20 MW·m-2瞬态负荷)，同时承担着磁约束聚变装置最主要的排热功能。因此，研发具有优异性能的靶板材料是推动核聚变能发展的关键一步。目前，金属铍、碳基材料以及钨基材料是主要的三种偏滤器靶板候选材料。本文基于国内外现有研究成果，论述了偏滤器靶板材料的选择与研究进展，对比分析了三种候选材料的优势以及存在的问题，以期为偏滤器靶板材料的选择、研发提供借鉴。

关键词：核聚变能金属铍碳基材料钨基材料偏滤器靶板材料

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考虑车型差异影响的乘用车车身生命周期评价

环境科学学报 2024年第1期44卷 462-476页

作者：李新宇廖煜民张元昊余光海合肥工业大学机械工程学院合肥230009 合肥工业大学智能制造技术研究院合肥230009 合肥工业大学机械工业绿色设计与制造重点实验室合肥230009

尽管汽车轻量化能够有效降低使用阶段的环境影响,但在全生命周期包括原材料获取、制造及装配、运输、运行使用以及回收的考虑下,轻量化并不一定能达到节能减排的效果.针对此问题,本文建立了包含乘用车各个阶段生命周期评价模型,在考虑... 详细信息

尽管汽车轻量化能够有效降低使用阶段的环境影响,但在全生命周期包括原材料获取、制造及装配、运输、运行使用以及回收的考虑下,轻量化并不一定能达到节能减排的效果.针对此问题,本文建立了包含乘用车各个阶段生命周期评价模型,在考虑车型差异的基础上,采集奇瑞公司的4款微型车及市面上销量较大的4款紧凑型和4款中大型车车身,分别进行了生命周期评价,分析其化石能源消耗、矿产资源消耗及环境排放.清单分析结果表明:①在当前我国电力结构下,铝制车身在全生命周期内具有较大的优势,主要体现在制造装配及运行使用阶段,而钢制车身在原材料获取阶段表现出较低的能耗和环境排放;②对于采用不同的动力系统的车身而言,在设定的功能单位行驶里程内,纯电动汽车仅在化石能源消耗方面优于内燃机汽车.在上述结果的基础上,重点讨论了在未来电力结构的变化、行驶里程增加及回收处理过程优化的3种情境下12种车身的环境影响变化,铝制车身和电动汽车在环境影响方面的优势会更加凸显.本研究有助于为我国汽车生产企业及其上下游产业链条面向碳中和的产品绿色设计及碳足迹降低提供借鉴.

关键词：生命周期评价车身轻量化节能减排环境影响

飞秒相干反斯托克斯拉曼散射光谱测温研究进展

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光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 901-909页

作者：云胜章媛张盛张志斌邓岩岩田亮刘照虹刘硕张勇王雨雷吕志伟夏元钦河北工业大学先进激光技术研究中心天津300401 河北省先进激光与装备重点实验室天津300401 河北工业大学能源与环境工程学院天津300401 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001

当今世界大约90%的能量供应都是由燃烧生成的。在燃烧场中,火焰的温度影响着场中各种组分链式反应的途径和浓度,获取燃烧场温度信息可以为提高燃料燃烧效率,改进燃烧装置的设计提供重要的支撑依据。随着我国在航空、航天和航海这类高端... 详细信息

当今世界大约90%的能量供应都是由燃烧生成的。在燃烧场中,火焰的温度影响着场中各种组分链式反应的途径和浓度,获取燃烧场温度信息可以为提高燃料燃烧效率,改进燃烧装置的设计提供重要的支撑依据。随着我国在航空、航天和航海这类高端制造业领域的不断发展,各种大型燃气轮机和超声速发动机的研发进入加速期,此类燃烧装置产生的火焰具有高温、高压、湍流超声速和持续时间短等特点。传统的接触式测温法难以对这类湍流燃烧场进行温度测量,近年以激光光谱法为代表的非接触式测温技术逐渐走向成熟,并获得了广泛地应用。与超短脉冲相结合的飞秒相干反斯托克斯拉曼散射光谱测温技术凭借可提供高时间分辨率(每秒可提供上千个测温数据)、高测温精度和高测温灵敏度等优势而被应用到各种高温、湍流等复杂燃烧场景温度诊断中。文章概述了飞秒相干反斯托克斯拉曼散射测温技术的基本原理,综述了该技术在稳态火焰、加热气体、模拟燃气轮机等燃烧环境中测温工作的研究进展,简要介绍了飞秒时间分辨相干反斯托克斯拉曼光谱的研究和应用,着重介绍了可以实现毫秒量级时间分辨率的飞秒啁啾探测脉冲相干反斯托克斯拉曼散射测温技术和混合飞秒/皮秒相干反斯托克斯拉曼散射测温技术的基本原理和应用进展。指出了三种测温技术的优缺点,并提出飞秒相干反斯托克斯拉曼散射测温技术目前需要关注并解决的技术问题,主要为在高温高压湍流燃烧等极端条件下实现高精度CARS光谱高保真反演出温度信息,以及高温高压湍流燃烧场极端条件下如何获得高信噪比CARS信号的问题。展望了今后的发展趋势:通过高时间分辨的测量,获得湍流火焰中温度的瞬时演化规律,并建立各种复杂火焰的温度演化信息数据库,为研究各种发动机机理提供支撑。

关键词：飞秒激光相干反斯托克斯拉曼散射光谱高温湍流燃烧场温度测量

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大功率并网变流器离散域电流控制策略

电工技术学报 2024年第8期39卷 2523-2540页

作者：王旭杨淑英李典张兴合肥工业大学可再生能源接入电网技术国家地方联合工程实验室合肥230009

兆瓦级大功率并网变流器的开关频率较低,延迟和离散化误差对控制性能影响较大,导致动态响应慢、电网背景谐波影响大等问题。因此,直接离散域控制系统设计成为必要。该文针对LCL滤波并网变流器建立离散域数学模型,并基于此提出桥臂侧电... 详细信息

兆瓦级大功率并网变流器的开关频率较低,延迟和离散化误差对控制性能影响较大,导致动态响应慢、电网背景谐波影响大等问题。因此,直接离散域控制系统设计成为必要。该文针对LCL滤波并网变流器建立离散域数学模型,并基于此提出桥臂侧电流和网侧电流融合的离散域电流控制器。同时,为了在不额外增加电流传感器和检测电路的情况下获取并网电流信息,设计电容电压微分器,实现网侧电流的估算,降低硬件复杂性和控制成本。研究表明,该文设计的离散域电流控制器,具有较好的动态性能和电网背景谐波抑制能力。最后,通过硬件在环半实物仿真系统对所提设计进行了实验验证。

关键词： LCL型并网变流器低开关频率离散域控制背景谐波

并网逆变器LVRT同步稳定性分析及其优化策略

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太阳能学报 2024年第2期45卷 309-317页

作者：王继磊张兴韩峰付新鑫合肥工业大学可再生能源接入电网技术国家地方联合工程实验室合肥230009

针对现有低电压穿越(LVRT)研究难以准确全面评估变流器同步运行能力的问题,首先结合LVRT特性和电网侧特性定量研究不同因素对准静态平衡点的影响,揭示系统准静态平衡点的存在条件。其次,分析LVRT特性对并网逆变器暂态稳定性和小信号稳... 详细信息

针对现有低电压穿越(LVRT)研究难以准确全面评估变流器同步运行能力的问题,首先结合LVRT特性和电网侧特性定量研究不同因素对准静态平衡点的影响,揭示系统准静态平衡点的存在条件。其次,分析LVRT特性对并网逆变器暂态稳定性和小信号稳定性的影响,明晰电网故障期间系统不仅存在暂态失步的风险,而且难以在准静态平衡点稳定运行。基于以上理论分析,提出一种提高并网逆变器LVRT同步运行能力的优化策略。该策略在LVRT期间根据电网运行状态自适应调整锁相环参数,不仅可降低系统暂态失步的风险,还可增强其小信号稳定裕度。最后,通过仿真和实验验证了理论分析的正确性和优化策略的有效性。

关键词：逆变器暂态稳定性锁相环小信号稳定性准静态平衡点

基于动态双硫键的本征自修复环氧绝缘材料性能研究

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电工技术学报 2024年第3期39卷 836-843页

作者：伍云健丁大霖林慧蔡福进张晓星湖北工业大学新能源及电网装备安全监测湖北省工程研究中心武汉430068 襄阳湖北工业大学产业研究院襄阳441022

传统环氧树脂的三维交联结构赋予了其良好的理化特性和绝缘性能,但也因此不可自我修复、难以回收再利用,一旦内部出现损伤,往往意味着绝缘性能劣化甚至完全丧失。为了使环氧绝缘材料具备自我修复能力,延长其使用寿命,该文制备了一种含... 详细信息

传统环氧树脂的三维交联结构赋予了其良好的理化特性和绝缘性能,但也因此不可自我修复、难以回收再利用,一旦内部出现损伤,往往意味着绝缘性能劣化甚至完全丧失。为了使环氧绝缘材料具备自我修复能力,延长其使用寿命,该文制备了一种含双硫键的环氧基体-4,4’-双(环氧丙氧基)二苯二硫醚,并分别通过环氧基体和固化剂引入自修复所需双硫键,获得自修复环氧绝缘材料。为了探究不同原料配比、不同双硫键含量对环氧树脂力学性能、电气性能及自修复性能的影响,采用红外光谱仪、动态热机械分析仪及宽频介电仪等手段对材料进行了表征与分析。结果表明,在环氧基体中引入双硫键对材料基本特性的影响比固化剂更大,适量引入双硫键可在保证环氧绝缘材料原始特性基本不变的情况下,使其具备一定的自修复能力。

关键词：环氧树脂动态双硫键介电性能自我修复

基于FSRce模型的机电产品绿色概念设计方案生成方法

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工程设计学报 2024年第1期31卷 10-19页

作者：张雷方俊伟苏金蔡闯赵云起合肥工业大学机械工程学院安徽合肥230009 合肥工业大学机电产品低碳循环利用技术与装备安徽省重点实验室安徽合肥230009 同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海201804

针对部分机电产品在概念设计阶段未综合考虑客户和环境的需求,进而影响产品详细设计的问题,提出了一种基于功能—结构—客户和环境需求(function‒structure‒requirements of customer and environment,FSRce)模型的机电产品绿色概念设... 详细信息

针对部分机电产品在概念设计阶段未综合考虑客户和环境的需求,进而影响产品详细设计的问题,提出了一种基于功能—结构—客户和环境需求(function‒structure‒requirements of customer and environment,FSRce)模型的机电产品绿色概念设计方案生成方法。首先,从案例库中选择合适的功能和结构对现有产品设计树中的节点进行扩展和关联;同时通过数据挖掘、专家打分等方法获得产品的客户和环境需求重要度,以构建基于FSRce模型的产品概念设计空间。然后,先利用加权区间粗糙数法对客户和环境需求重要度进行分析,得到需求相对重要度,再运用模糊质量功能展开(fuzzy quality function deployment,FQFD)将需求相对重要度转化为产品的工程特性权重。最后,利用物元理论构建基于工程特性的产品物元域和各结构物元集,并结合工程特性权重得到各结构的满意度分值,通过比较满意度优选得到满足客户和环境需求的产品概念设计方案。以某小型工业吹风机为例,基于上述方法对其概念设计方案进行优化。相比于原始方案,优化后的吹风机在能源消耗上降低了15.38%,在碳排放上降低了15.32%,且客户满意度提高了44.66%,由此验证了所提出方法的可行性与有效性。所提出的方法为机电产品概念设计方案的生成提供了一种新思路,能更好地辅助设计人员实现对机电产品的绿色设计。

关键词：功能—结构—客户和环境需求模型概念设计加权区间粗糙数法模糊质量功能展开物元理论

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考虑CVT输出特性的换流变剩磁测算方法

电力自动化设备 2024年第6期44卷 90-95,109页

作者：韩平平王焱陈宇翔陈忠胡迪合肥工业大学新能源利用与节能安徽省重点实验室安徽合肥230009 国网安徽省电力有限公司电力科学研究院安徽合肥230061

特高压换流变空载合闸时,其剩磁会改变铁心磁通的大小和方向,极易造成严重的励磁涌流,导致换流变无法正常投入运行。针对换流变剩磁测算,分析电容式电压互感器(CVT)输出数据存在误差是由系统频率变化引起的,根据误差式进行校正并基于电... 详细信息

特高压换流变空载合闸时,其剩磁会改变铁心磁通的大小和方向,极易造成严重的励磁涌流,导致换流变无法正常投入运行。针对换流变剩磁测算,分析电容式电压互感器(CVT)输出数据存在误差是由系统频率变化引起的,根据误差式进行校正并基于电压积分法给出考虑CVT输出特性的换流变剩磁测算方法。在PSCAD/EMTDC中搭建相关仿真模型,对Y、D桥换流变的电压正向、负向峰值处分别进行分闸实验,并根据所提测算方法确定换流变剩磁。利用校正前、校正后以及监测的换流变剩磁完成选相合闸对比实验,实验结果表明所提方法能够有效测算换流变剩磁,为励磁涌流抑制手段提供参考依据。

关键词：换流变剩磁 CVT 电压积分法选相合闸