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中国空间站气体射流火焰科学实验进展

清华大学学报(自然科学版) 2024年

作者：刘有晟李星贤温禹哲郑会龙杨肖芳张晓武贺宇峰曹娇坤杜昌帅姚强清华大学能源与动力工程系燃烧能源中心清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室中国科学院工程热物理研究所中国科学院空间应用工程与技术中心新疆大学电气工程学院

中国空间站燃烧科学实验柜计划支持多种类型(气、液、固体)燃料的在轨燃烧科学实验,其中首批系列项目开展了与气体火焰相关的微重力燃烧科学实验。该文回顾了国内外微重力气体射流火焰实验进展;介绍了中国空间站气体火焰实验装置,包括... 详细信息

中国空间站燃烧科学实验柜计划支持多种类型(气、液、固体)燃料的在轨燃烧科学实验,其中首批系列项目开展了与气体火焰相关的微重力燃烧科学实验。该文回顾了国内外微重力气体射流火焰实验进展;介绍了中国空间站气体火焰实验装置,包括燃烧科学实验系统中气体实验插件的综合功能及其可支持的研究类型;总结了燃烧科学实验系统在地面和在轨初步运行情况。其中,燃烧科学实验系统为气体实验插件提供其所需的水冷、电、气等资源,而气体实验插件支持气体流量调节功能,可根据项目科学目标调整气体类型、流量、点火功率,搭配可更换的项目燃烧器以实现丰富多样的火焰形式,燃烧室窗口外的多种光学诊断手段可实现对火焰形貌、速度场、 OH和CH自由基空间分布数据的提取。该文为气体火焰相关的科学实验提供平台支持和设计依据。

关键词：中国空间站燃烧科学实验系统燃烧科学实验柜气体燃烧实验插件微重力燃烧

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凝胶推进技术研究进展

固体火箭技术 2024年第1期47卷 4-14页

作者：李春天王志文鲍立荣王之栋李濂沈瑞琪张伟南京理工大学化学与化工学院南京210094 南京理工大学空间推进技术研究所南京210094 微纳含能器件工业和信息化部重点实验室南京210094

凝胶推进技术是指在液体燃料中加入合适的胶凝剂形成三维网络以转变为半固体半液体状态,通过控制推进剂流量实现推力可调的一类推进技术。凝胶推进剂具有比冲大、安全性高和易于储存等优良性能。从凝胶推进剂的胶凝剂种类、流变特性、... 详细信息

凝胶推进技术是指在液体燃料中加入合适的胶凝剂形成三维网络以转变为半固体半液体状态,通过控制推进剂流量实现推力可调的一类推进技术。凝胶推进剂具有比冲大、安全性高和易于储存等优良性能。从凝胶推进剂的胶凝剂种类、流变特性、雾化特性、液滴燃烧特性和应用前景等方面进行了梳理和总结,提出了今后研究的重点并展望了未来发展方向,即制备对外界刺激敏感的凝胶推进剂、改善凝胶推进剂供给环境和雾化模式、建立凝胶推进剂液滴燃烧模型、设计和开发适用于空间任务的凝胶微推进系统等。

关键词：凝胶推进剂胶凝剂流变雾化微推进

大气等离子喷涂及固相反应法制备MnCoCu金属连接体防护涂层

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表面技术 2024年第2期53卷 175-183页

作者：杨壮壮刘太楷文魁宋琛张留艳邓畅光邓春明刘敏广东工业大学材料与能源学院广州510640 广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广州510650 广东省科学院新材料研究所广东省现代表面工程技术重点实验室广州510650

目的锰钴尖晶石涂层可有效抑制金属连接体高温氧化、降低固体氧化物燃料电池(SOFC)性能衰减,但其成本较高,电性能和稳定性也需进一步提升。方法本文拟采用大气等离子喷涂技术(APS)和固相反应法以金属粉末制备高电导率尖晶石涂层。通... 详细信息

目的锰钴尖晶石涂层可有效抑制金属连接体高温氧化、降低固体氧化物燃料电池(SOFC)性能衰减,但其成本较高,电性能和稳定性也需进一步提升。方法本文拟采用大气等离子喷涂技术(APS)和固相反应法以金属粉末制备高电导率尖晶石涂层。通过Cu元素的添加,在尖晶石涂层中引入高电导率的铜锰尖晶石相,获得高电导率尖晶石涂层,并通过对涂层的相组成、表面截面形貌、元素分布、电性能等物性的表征,揭示Cu添加量及固相转变条件对尖晶石涂层性能的影响规律。结果 800℃热处理后涂层明显致密化、均匀化,涂层主相为Cu_(x)Mn_(3-x)O_(4)(x=1,1.2,1.4)和MnCo_(2)O_(4);在基体和涂层的界面处存在Cr富集,800℃氧化10h后,含Cu量12%(质量分数)的试样面比电导最高;氧化100h后,面比电导有所下降,含Cu量12%(质量分数)试样仍具有最高的面比电导;经过还原的试样面比电导明显低于未还原样品,其原因在于还原过程中Cr元素产生扩散,氧化后生成了较多的低电导率相。涂层导电性随Cu含量的增加而增大,800℃时Cu含量为12%(质量分数)的样品电导率可达93.15S/cm。结论尖晶石涂层可通过APS制备的金属涂层经热处理后获得;涂层的相组成可以通过金属粉末成分进行调控;Cu的添加有效提高了涂层的电导率,且随Cu含量的增加而增大;经还原处理后的涂层更加致密,但导电性低于未还原样品。

关键词：大气等离子喷涂连接体防护尖晶石涂层 MnCoCu涂层电导率

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富油煤原位热解地质环境影响与地质保障技术

煤田地质与勘探 2024年第7期52卷 73-84页

作者：许时昂张平松程刚吴海波安徽理工大学地球与环境学院安徽淮南232001 华北科技学院(中国煤矿安全技术培训中心)计算机学院北京101601

【目的】富油煤作为一种集煤、油、气为一体的特殊非常规油气资源,通过原位热解可转化为高附加值焦油、可燃气及半焦固体燃料等,具有解决传统煤炭工业发展过程中绿色开发、清洁低碳利用难题的潜力。在减少煤炭开采污染、提高能效利用等... 详细信息

【目的】富油煤作为一种集煤、油、气为一体的特殊非常规油气资源,通过原位热解可转化为高附加值焦油、可燃气及半焦固体燃料等,具有解决传统煤炭工业发展过程中绿色开发、清洁低碳利用难题的潜力。在减少煤炭开采污染、提高能效利用等方面,为碳达峰碳中和(“双碳”)目标的实现提供了新的解决方案,也为我国寻求油气资源战略依赖突围提供了重要路径参考。然而,目前国内富油煤地下原位热解的研究仅限于少数先导性试验研究,对于富油煤原位热解的地质环境影响研究与全生命周期地质保障技术探索亟待开展。【方法】基于富油煤开发原位热解的地质环境扰动响应特征,重点探讨了富油煤原位热解对热解区岩体变质、覆岩损伤变形、地下水扰动、地表沉降及地表生态环境等方面的影响,总结了富油煤原位热解地质条件评价与过程监测主要内容和测试技术,梳理了富油煤原位热解地质保障面临的挑战。同时,结合理论研究、技术方法、感测装备、传感单元、数据解译、多源信息融合和工程实践等内容认识,提出了构建富油煤原位热解地质保障技术体系的思考。【结果和结论】分析认为,在富油煤原位热解的新型资源转化利用模式条件下,迫切需要研发与之相匹配的地质保障技术,制定完整的开发、设计、施工、评价方法和标准,以规范和引导富油煤热解技术的发展与应用。此外,还需要在充分挖掘和利用富油煤油气资源固有优势的基础上,积极推动富油煤清洁利用技术的研发创新、安全生产标准的提升以及生态环境保护的深度融合,为煤炭工业实现绿色转型和高效可持续发展提供全面的战略对策与保障。

关键词：富油煤低碳开发原位热解地质环境监测地质保障

有机固体废弃物热解气掺氨预混旋流火焰结构研究

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燃烧科学与技术 2024年第3期30卷 239-247页

作者：郭怡君陈达南李兴李军赖诗妮黄宏宇小林敬幸中国科学院广州能源研究所广州510640 中国科学技术大学工程科学学院合肥230027 中国科学技术大学能源科学与技术学院广州510640 江西省碳中和研究中心南昌330096 名古屋大学化学工程系名古屋464-8603

由于有机固废热解产生的热解气热值较低,在一些燃烧器中无法燃烧,故采用旋流和掺混无碳燃料氨气的燃烧方式,以增强热解气燃烧的稳定性并减少碳排放.采用化学发光法对火焰结构进行了实验研究,基于CCD摄像系统,获得了不同当量比和掺氨比... 详细信息

由于有机固废热解产生的热解气热值较低,在一些燃烧器中无法燃烧,故采用旋流和掺混无碳燃料氨气的燃烧方式,以增强热解气燃烧的稳定性并减少碳排放.采用化学发光法对火焰结构进行了实验研究,基于CCD摄像系统,获得了不同当量比和掺氨比下热解气/氨气/空气预混旋流火焰中OH^(*)的化学发光分布.结果表明,不同类型热解气的旋流火焰形态结构差异较大;当量比增加到φ≥1时,OH^(*)辐射强度增强;掺氨使得热解气燃烧极限范围变窄,氨气的添加不仅会抑制OH^(*)自由基的产生,且会对火焰结构产生影响.

关键词：热解气体氨气旋流燃烧预混火焰 OH^(*)化学发光

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国槐废弃物固体燃料热压成型优化分析

太阳能学报 2024年第3期45卷 178-185页

作者：杨原青孙乾坤简鸿亮辛佩宸乔昕丹张静山西农业大学农业工程学院太谷030801 旱作农业机械关键技术与装备山西省重点实验室太谷030801

采用响应面法研究国槐废弃物生物质固体燃料密度、耐久性及抗跌碎性3个物理性能与成型温度、含水率及压强的关系,并应用满意度函数法对工艺参数进行三响应优化分析。结果表明:国槐固体燃料在温度50~130℃,含水率5%~13%,压强60~130 MPa... 详细信息

采用响应面法研究国槐废弃物生物质固体燃料密度、耐久性及抗跌碎性3个物理性能与成型温度、含水率及压强的关系,并应用满意度函数法对工艺参数进行三响应优化分析。结果表明:国槐固体燃料在温度50~130℃,含水率5%~13%,压强60~130 MPa范围内燃料密度、耐久性和抗跌碎性分别达到0.994 g/cm^(3)、96.31%和99.41%以上,最佳燃料成型参数为温度84.40℃,含水率5.08%,压强129.76 MPa,在此成型参数下燃料密度、耐久性及抗跌碎性分别为1.075 g/cm^(3)、99.06%及99.95%。

关键词：生物质能国槐废弃物燃料满意度函数法优化

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环己基苯合成与催化技术研究进展

郑州大学学报（理学版） 2024年第3期56卷 58-66页

作者：贾永恒孙楷航刘仲毅彭智昆郑州大学河南先进技术研究院河南郑州450003 郑州大学化学学院河南郑州450001

环己基苯(CHB)是一种高价值精细化工中间体,可作液晶显示器的基础材料、柴油燃料的调和组分和锂电池的防过充保护剂。介绍了合成CHB的三条合成路线以及所用的催化体系,总结了金属-酸调控的常用策略,指出对关键中间体环己烯及碳正离子的... 详细信息

环己基苯(CHB)是一种高价值精细化工中间体,可作液晶显示器的基础材料、柴油燃料的调和组分和锂电池的防过充保护剂。介绍了合成CHB的三条合成路线以及所用的催化体系,总结了金属-酸调控的常用策略,指出对关键中间体环己烯及碳正离子的生成与转化、金属周围酸密度调控及匹配阈值探究、均相催化剂的非均相化是原子尺度上精确构筑与调控催化剂活性位的重要应用,是实现金属-酸双功能催化剂高效一步法苯加氢合成CHB工业应用的关键基础与研究方向。通过对苯与环己烯(CHE)烷基化反应的阐述,总结了传统烷基化催化剂、离子液体催化剂及固体酸催化剂的优、缺点。阐述了近年来联苯选择性加氢催化剂的研究进展及反应工艺条件。

关键词：苯联苯环己烯环己基苯加氢烷基化

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混合能源直流微电网能源优化管控策略研究

电力系统保护与控制 2024年第3期52卷 141-151页

作者：张琳谢洪途赵路路陈勇王一舟李世飞空军预警学院预警技术系湖北武汉430019 中山大学·深圳电子与通信工程学院广东深圳518107 中国人民解放军95369部队广东佛山528000 中国人民解放军95894部队北京102211

混合能源直流微电网在快速跟踪负载方面具有较大优势,弥补了固体氧化物燃料电池(solidoxidefuelcell,SOFC)直流微电网功率跟踪缓慢的问题。现有能源管控策略重点关注能源分配,对系统效率、运行安全性和燃料亏空方面缺乏相关研究和成熟... 详细信息

混合能源直流微电网在快速跟踪负载方面具有较大优势,弥补了固体氧化物燃料电池(solidoxidefuelcell,SOFC)直流微电网功率跟踪缓慢的问题。现有能源管控策略重点关注能源分配,对系统效率、运行安全性和燃料亏空方面缺乏相关研究和成熟策略。为此,提出了一种混合能源直流微型电网能源优化管控策略。首先,搭建了混合SOFC直流微电网模型。其次,采用最优操作点(optimal operating points,OOPs)实现最大效率,然后采用平均电流控制模式保证稳定的电力供应。最后,设计了基于SOFC电流的时滞控制算法来避免燃料亏空。实验结果表明,所提出的能源优化管控策略具有时间响应迅速、输出效率高和热特性良好等优势。

关键词：混合能源直流微电网能源优化管控最优操作点最大效率稳态热安全时滞控制避免燃料亏空

固体氧化物燃料电池直接内重整的模型研究进展

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储能科学与技术 2024年第4期13卷 1277-1292页

作者：孙航宇李卓华王亚丽李晓艳付云枫杜国山陈宋璇中国恩菲工程技术有限公司(中国有色工程有限公司) 北京100038 北京化工大学化学工程学院北京100029

固体氧化物燃料电池(SOFCs)是一种通过电化学氧化反应直接将化学能高效率地转化为电能的装置,在大规模发电、联产以及一体化燃料升级等可再生能源系统领域具有广阔的市场前景。为进一步拓宽SOFCs的应用场景,降低运行成本,直接内重整(DIR... 详细信息

固体氧化物燃料电池(SOFCs)是一种通过电化学氧化反应直接将化学能高效率地转化为电能的装置,在大规模发电、联产以及一体化燃料升级等可再生能源系统领域具有广阔的市场前景。为进一步拓宽SOFCs的应用场景,降低运行成本,直接内重整(DIR)技术可将CH4等烷烃类物质在阳极催化生成H2,减少了燃料预处理要求且提高了转化效率,是目前SOFCs研究领域的热点之一。为了优化该技术的系统设计和操作条件,模型模拟的研究可显著减少实验工作量,并为其提供理论支撑和指导性建议。通过DIR-SOFC系统的模型模拟,结合场分布、动力学参数等,可以量化评估系统内的反应,从而了解其物理、化学过程的复杂性。本文总结了DIR-SOFC建模工作的现状,介绍了体积平均模型和针对微观结构的模型;重点讨论多尺度数学模型,对现有研究中的反应动力学过程描述、“能量-质量-动量”平衡方程、“1D-2D-3D”DIR-SOFC单元描述等进行了综述,能更好地评估变量对DIR的影响;对DIR-SOFC模型中不同液体燃料的重整反应及相关的反应动力学参数进行总结;指出现有模型的不足,并对DIR-SOFC系统模型的未来发展进行展望,使模型更加精准。

关键词：固体氧化物燃料电池直接内重整模型模拟甲烷重整模型