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中空炭微球的喷雾法制备及其储钠性能研究

电源技术 2024年第2期48卷 224-230页

作者：韩玲郝瑞瑞任庆娟孙仲禹闫磊时志强天津工业大学天津市先进纤维与储能技术重点实验室天津300387 天津工业大学材料科学与工程学院天津300387

以酚醛树脂和马铃薯淀粉为前驱体,采用喷雾干燥和炭化法制备中空炭微球。采用扫描电子显微镜法(SEM)、透射电子显微镜法(TEM)、X射线衍射光谱法(XRD)、小角X射线散射(SAXS)、拉曼光谱等表征方法对其形貌、微观结构进行表征,并研究了中... 详细信息

以酚醛树脂和马铃薯淀粉为前驱体,采用喷雾干燥和炭化法制备中空炭微球。采用扫描电子显微镜法(SEM)、透射电子显微镜法(TEM)、X射线衍射光谱法(XRD)、小角X射线散射(SAXS)、拉曼光谱等表征方法对其形貌、微观结构进行表征,并研究了中空硬炭微球负极的储钠性能。结果表明:当酚醛树脂与马铃薯淀粉以质量比7∶3混合时,中空炭微球的粒径及其分布减小,具有最低的振实密度,有利于缩短离子传输路径,缓解循环过程中造成的体积变化。该样品具有大的层间距(0.41 nm)、较多的闭孔结构,提供了较快的插层反应动力学,有效提高了样品的平台容量。在0.1 A/g电流密度下,其展现出396.5 mAh/g的可逆比容量,循环200次后容量保持率为97.1%;在2 A/g电流密度下保持254.3 mAh/g的可逆比容量,表现出优异的大电流充放电能力。

关键词：钠离子电池硬炭中空炭微球负极材料储钠

基于双智能体深度强化学习的交直流配电网经济调度方法

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第6期57卷 624-632页

作者：赵倩宇韩照洋王守相尹孜阳董逸超钱广超教育部智能电网重点实验室(天津大学) 天津300072 天津市电力系统仿真控制重点实验室(天津大学) 天津300072 国网天津市电力公司天津300010

随着大量直流电源和负荷的接入,交直流混合的配电网技术已成为未来配电网的发展趋势.然而,源荷不确定性及可调度设备的类型多样化给配电网调度带来了巨大的挑战.本文提出了基于分支决斗深度强化网络(branching dueling Q-network,BDQ)... 详细信息

随着大量直流电源和负荷的接入,交直流混合的配电网技术已成为未来配电网的发展趋势.然而,源荷不确定性及可调度设备的类型多样化给配电网调度带来了巨大的挑战.本文提出了基于分支决斗深度强化网络(branching dueling Q-network,BDQ)和软演员-评论家(soft actor critic,SAC)双智能体深度强化学习的交直流配电网调度方法.该方法首先将经济调度问题与两智能体的动作、奖励、状态相结合,建立经济调度的马尔可夫决策过程,并分别基于BDQ和SAC方法设置两个智能体,其中,BDQ智能体用于控制配电网中离散动作设备,SAC智能体用于控制连续动作设备.然后,通过集中训练分散执行的方式,两智能体与环境进行交互,进行离线训练.最后,固定智能体的参数,进行在线调度.该方法的优势在于采用双智能体能够同时控制离散动作设备电容器组、载调压变压器和连续动作设备变流器、储能,同时通过对双智能体的集中训练,可以自适应源荷的不确定性.改进的IEEE33节点交直流配电网算例测试验证了所提方法的有效性.

关键词：交直流配电网深度强化学习经济调度分支决斗深度强化网络软演员-评论家

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锂离子电池硅基负极用功能粘结剂的研究进展

物理化学学报 2024年第6期40卷 1-14页

作者：张景硕翟越赵子云何家兴魏伟肖菁吴士超杨全红天津大学化工学院Nanoyang课题组国家储能产学研一体化平台天津化学化工协同创新中心天津市先进碳与电化学储能重点实验室天津300072 物质绿色创造与制造海河实验室天津300192 天目湖先进储能技术研究院江苏溧阳213300 天津大学-新加坡国立大学福州联合学院天津大学福州国际研究院福州350207

硅(Si)具有超高的理论比容量、较低的嵌锂电位及丰富的储量等优势,是发展高比能锂离子电池的关键负极材料。同纳米Si相比,低成本、高振实密度和低界面反应的微米Si应用于高体积能量密度器件独具优势。然而其300%体积形变产生的巨大应力... 详细信息

硅(Si)具有超高的理论比容量、较低的嵌锂电位及丰富的储量等优势,是发展高比能锂离子电池的关键负极材料。同纳米Si相比,低成本、高振实密度和低界面反应的微米Si应用于高体积能量密度器件独具优势。然而其300%体积形变产生的巨大应力,使得颗粒破碎粉化、电极结构退化以及导电网络失效等问题更为严峻,极大制约了其商业化进程。粘结剂是适应Si体积变化,提供稳定导电网络的重要手段。开发高容量、高稳定微米Si基负极对粘结体系设计提出了更大的挑战。本文首先阐明了粘结剂的基础功能与粘结机制,然后从自愈合、电子导电、离子导电以及参与固态电解质层构建四个方面,总结了Si基负极用功能粘结剂的设计策略和作用原理,最后展望了面向实用化的Si基负极功能粘结剂面临的挑战和未来发展方向。

关键词：锂离子电池硅基负极功能粘结剂自愈合聚合物导电聚合物

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木质素阻燃剂的研究进展

现代纺织技术 2024年第6期32卷 28-40页

作者：刘亦刘雁雁刘元军赵晓明天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 天津工业大学天津市先进纺织复合材料重点实验室天津300387 天津工业大学天津市先进纤维与储能技术重点实验室天津300387 山东滨州亚光毛巾有限公司山东滨州256600

为解决传统阻燃剂引起的环境问题,提高产品的可持续性,研发绿色环保的阻燃剂具有重要意义。木质素因含有丰富的芳环结构、脂肪族和芳香族羟基等活性基团,广泛应用于制备多种生物基阻燃剂。文章首先分析了木质素的分子结构,介绍了木质素... 详细信息

为解决传统阻燃剂引起的环境问题,提高产品的可持续性,研发绿色环保的阻燃剂具有重要意义。木质素因含有丰富的芳环结构、脂肪族和芳香族羟基等活性基团,广泛应用于制备多种生物基阻燃剂。文章首先分析了木质素的分子结构,介绍了木质素的阻燃机理及在阻燃领域的应用进展;然后总结了木质素在高分子复合材料中发挥阻燃作用的两种形式,即物理协同作用和化学改性作用;最后对未来木质素基阻燃剂研究进行了展望,分析了其发展趋势和面临挑战。

关键词：木质素物理协同化学改性生物基阻燃剂绿色环保

不同结构柔性电磁超材料吸波体的最新研究进展

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现代纺织技术 2024年第6期32卷 116-128页

作者：焦馨宇张富勇刘元军赵晓明天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 天津工业大学天津市先进纺织复合材料重点实验室天津300387 天津工业大学天津市先进纤维与储能技术重点实验室天津300387 山东滨州亚光毛巾有限公司山东滨州256600

传统的电磁超材料通常具有刚性结构,其应用受到一定限制,无法满足当前市场需求,因此质轻、吸收强、吸收频带宽的柔性电磁超材料吸波体的开发利用成为重要的发展方向。文章从柔性电磁超材料吸波体结构出发,概括了基于3层结构的柔性电磁... 详细信息

传统的电磁超材料通常具有刚性结构,其应用受到一定限制,无法满足当前市场需求,因此质轻、吸收强、吸收频带宽的柔性电磁超材料吸波体的开发利用成为重要的发展方向。文章从柔性电磁超材料吸波体结构出发,概括了基于3层结构的柔性电磁超材料吸波体的最新研究,讨论了基于3层以上结构的柔性电磁超材料吸波体的研究现状,介绍了三维立体结构的柔性电磁超材料吸波体的研究进展,并展望了柔性电磁超材料吸波体未来的发展方向。柔性电磁超材料吸波体在电磁波防护方面具有巨大的潜力,未来将在各个领域得到广泛应用。

关键词：超材料吸波材料柔性材料电磁防护

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片层纤维V_(2)O_(5)·1.6H_(2)O干凝胶提升水系锌离子电池循环性能

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工程科学学报 2024年第3期46卷 438-446页

作者：刘丹崔月裴彪高海燕赵永男天津工业大学材料科学与工程学院天津300387 天津市先进纤维与储能技术重点实验室天津300387

水系锌离子电池凭借低成本和环境友好的特点具有极大的发展和应用前景.具有高比表面、分层、或快速离子导体结构的钒基材料是锌离子电池最具有前景的正极材料之一.如何改善钒基材料的长循环性能是亟待解决的问题之一.本文采用溶胶凝胶... 详细信息

水系锌离子电池凭借低成本和环境友好的特点具有极大的发展和应用前景.具有高比表面、分层、或快速离子导体结构的钒基材料是锌离子电池最具有前景的正极材料之一.如何改善钒基材料的长循环性能是亟待解决的问题之一.本文采用溶胶凝胶法并冷冻干燥成功制备了V_(2)O_(5)·1.6H_(2)O干凝胶,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对其物相和形貌进行了表征,发现制备的材料为V_(2)O_(5)·1.6H_(2)O,结晶相良好,且成片状纤维大孔结构.电化学测试表明,在0.1 A·g^(–1)电流密度下,首次放电比容量为388.4 mA·h·g^(–1),循环1000次后容量仍保持为129.7 mA·h·g^(–1),具有良好的长循环稳定性.在0.1、0.2、0.5、1、2和3 A·g^(-1)电流密度下,纤维状V2O5干凝胶表现出良好的倍率性能,放电比容量分别为388.4、338.5、282.9、239.1、194.4和165.9 mA·h·g^(–1),远高于商业化V2O5 (279.5、251.0、205.5、174.5、144.6和125.1 mA·h·g^(–1)).良好的电化学性能主要归功于结合水的支撑作用增大了层间距,在循环过程中材料具有良好的结构稳定性,避免了放电容量衰减;同时纤维片状结构缩短了锌离子的迁移路径.对充放电机理研究发现,在锌离子的嵌入脱出过程中伴随有碱式硫酸锌的生成与消失,且该过程可逆.

关键词：锌离子电池 V_(2)O_(5)·1.6H_(2)O 正极材料长循环性能机理探究

气体扩散层侵入流道对燃料电池水管理影响研究

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化工学报 2024年

作者：吕方明包志铭王博文焦魁天津大学先进内燃动力全国重点实验室天津大学国家储能技术产教融合创新平台

质子交换膜燃料电池在装配过程中，气体扩散层（GDL）会因为装配压力产生形变而侵入流道。基于流体体积法建立截面形状分别为矩形、梯形和正方形的流道在GDL不同侵入程度下的数值模型，并对其进行气-液两相流行为研究，得到了液体滞留... 详细信息

质子交换膜燃料电池在装配过程中，气体扩散层（GDL）会因为装配压力产生形变而侵入流道。基于流体体积法建立截面形状分别为矩形、梯形和正方形的流道在GDL不同侵入程度下的数值模型，并对其进行气-液两相流行为研究，得到了液体滞留、排水效果、GDL面传质面积等方面规律。GDL侵入流道时液体在排出过程中破碎程度减小，液体更容易积聚在一起，影响液体滞留效果。矩形截面流道排液时间更长，梯形和正方形截面流道液体排出时刻滞后。GDL侵入流道时，进气流速的增加使得较为聚集的液体排出速度稳定，并未大幅减小。GDL侵入流道程度较大时，矩形截面流道更多液滴粘附在流道侧壁与GDL面使得GDL面覆盖率较大，梯形截面流道顶部会形成稳定的薄膜流，排液速度大且GDL面覆盖率小。

关键词：燃料电池气液两相流动计算流体力学气体扩散层形变流体体积法流道水管理

“人-车-桩-路-网”深度耦合下的配电网协同规划与运行优化

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电力系统自动化 2024年第7期48卷 24-37页

作者：穆云飞金尚婷赵康宁董晓红贾宏杰戚艳智能电网教育部重点实验室(天津大学) 天津市300072 省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学) 天津市300130 国网天津市电力公司电力科学研究院天津市300384

电动汽车(EV)作为连接交通电气化和电网清洁化的纽带和桥梁,可实现电力-交通-信息之间的深度耦合,形成电力-交通一体化的规划及运行架构。配电-交通融合系统(DTIS)中,EV充放电行为多时空动态交织、电能流-交通流-信息流深度融合、多利... 详细信息

电动汽车(EV)作为连接交通电气化和电网清洁化的纽带和桥梁,可实现电力-交通-信息之间的深度耦合,形成电力-交通一体化的规划及运行架构。配电-交通融合系统(DTIS)中,EV充放电行为多时空动态交织、电能流-交通流-信息流深度融合、多利益主体动态博弈等大量不确定性因素使配电网的规划及运行优化的边界都将发生重大转变,但同时也给挖掘利用EV的移动储能特性和提升配电网灵活性带来了契机。为此,在分析“人-车-桩-路-网”深度耦合下配电网的形态演化特征基础上,剖析了新形态下配电网协同规划与运行优化所面临的新挑战,进而针对“人-车-桩-路-网”耦合下的EV灵活性建模、灵活域高效构建及预测、协同规划、运行优化4个方面关键技术展开讨论,并对相关技术问题的研究方向进行了展望。

关键词：电动汽车电力-交通一体化协同规划运行优化灵活域多模态信息融合

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空间连杆引纬机构的刚柔耦合磨损分析

纺织学报 2024年第6期45卷 186-192页

作者：李博刘旭柠郭杰胡凯畅博彦魏展天津工业大学天津市现代机电装备技术重点实验室天津300387 天津工业大学航空航天学院天津300387 平高集团储能科技有限公司天津300300

为准确预测空间连杆引纬机构间隙磨损机制,通过结合Lankarani-Nikravesh与Bai碰撞力模型,建立可变刚度与阻尼系数非连续接触碰撞力模型,采用改进的Coulomb摩擦力模型描述含间隙机构旋转铰的切向摩擦力,通过Lagrange方法对系统动力学建模... 详细信息

为准确预测空间连杆引纬机构间隙磨损机制,通过结合Lankarani-Nikravesh与Bai碰撞力模型,建立可变刚度与阻尼系数非连续接触碰撞力模型,采用改进的Coulomb摩擦力模型描述含间隙机构旋转铰的切向摩擦力,通过Lagrange方法对系统动力学建模;其次选取空间连杆为柔性化对象,综合Ansys与Adams分析,对空间连杆引纬机构进行刚柔耦合动力学仿真;最后将系统的动态仿真响应结果与Archard模型相结合,求解运动副磨损情况。结果表明:柔性构件可以有效缓解机构间隙碰撞的冲击作用,间隙为0.15 mm条件下,剑头加速度振荡最大幅值缩减53.2%;当间隙升至0.5 mm后,虽磨损范围大幅增加,但间隙磨损深度并未随之大幅提升。

关键词：引纬机构接触碰撞力模型 Coulomb摩擦力模型刚柔耦合磨损空间连杆