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“氨合成与利用”专题客座主编致读者

洁净煤技术 2024年第5期 3-4页

作者：沈来宏吴烨东南大学能源与环境学院南京理工大学能源与动力工程学院南京理工大学能源动力类教学中心

党的二十大报告提出加快规划建设清洁低碳、安全高效的能源体系。氨作为一种具有战略价值的清洁能源,为实现能源结构快速调整、加快碳中和进程提供了新选择。我国的氨生产、储运、供给等环节已成体系,《“十四五”新型储能发展实施方案...

党的二十大报告提出加快规划建设清洁低碳、安全高效的能源体系。氨作为一种具有战略价值的清洁能源,为实现能源结构快速调整、加快碳中和进程提供了新选择。我国的氨生产、储运、供给等环节已成体系,《“十四五”新型储能发展实施方案》明确指出开展依托可再生能源制氨的新型储能技术,发展低碳高效的氨合成和利用技术势在必行。氨是一种重要的化工原料,在工业生产、农业应用以及生物领域发挥着极其重要的作用。截至2023年底,我国合成氨年产能已突破7000万吨,成为全球最大的合成氨生产国之一。氨的能量密度高、运输成本低,是一种极具发展潜力的载氢零碳能源,在能源领域具有广阔的应用前景。

关键词：

基于智能驾驶员模型的电动车能源效率优化控制

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控制理论与应用 2024年

作者：鲁立群张江燕张涛大连民族大学机电工程学院辽宁省车用新能源动力系统设计工程研究中心

研究显示融合运行车辆未来动力需求预测信息的动力系统优化控制策略能够显著提高能源效率.另一方面,智能驾驶员模型(Intelligent Driver Model, IDM)提供了一种利用车联网技术所提供的信息定量地估计车辆运行状态的算法.本文通过融合驾... 详细信息

研究显示融合运行车辆未来动力需求预测信息的动力系统优化控制策略能够显著提高能源效率.另一方面,智能驾驶员模型(Intelligent Driver Model, IDM)提供了一种利用车联网技术所提供的信息定量地估计车辆运行状态的算法.本文通过融合驾驶风格识别提出了一种改进的IDM以实现更高精度的前车运行状态预测.在此基础上,提出了基于模型预测控制的电动汽车能源效率优化控制的数学描述.将能耗作为优化指标,而为了进一步扩大车辆能耗效率的优化空间,本文利用松弛处理方法,提出了改进的基于固定车头时距的跟车模型作为约束条件,从而保证了运行车辆节能与安全的前提下,进一步提升了道路的通行效率.最后,利用多模态交通场景模拟软件SUMO以及Matlab仿真软件构建了仿真实验平台.通过与采用IDM实现跟车控制的基准策略对比,仿真实验结果显示本文提出的基于模型预测控制的策略不仅能够提高车辆的通行效率,同时在三种不同的信号交叉路口运行场景下,能耗效率分别提升了5.05%, 3.2%及4.15%.

关键词：电动汽车智能驾驶员模型驾驶风格识别能源效率模型预测控制

有机改良材料对矸石山复垦区芒果铅、镉吸收的影响

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热带作物学报 2024年第9期45卷 1947-1957页

作者：孙晋涛孙晋睿陈显坤宋一鸣彭雄雍芳成都大学食品与生物工程学院四川成都610106 攀枝花市西区生态环境监测站四川攀枝花617063 四川川煤华荣能源有限责任公司四川攀枝花617000

攀西采煤区内部分土壤存在Pb、Cd含量较高的问题,开发种植业存在一定的食品安全隐患。本研究通过大田试验,对比分析3组有机改良材料(芒草秸秆、菌渣、菌渣+芒草秸秆)施用前后矸石山复垦区芒果Pb、Cd吸收的变化趋势,研究不同用量的有机... 详细信息

攀西采煤区内部分土壤存在Pb、Cd含量较高的问题,开发种植业存在一定的食品安全隐患。本研究通过大田试验,对比分析3组有机改良材料(芒草秸秆、菌渣、菌渣+芒草秸秆)施用前后矸石山复垦区芒果Pb、Cd吸收的变化趋势,研究不同用量的有机改良材料对该区域芒果Pb、Cd的降解情况及其对芒果品质的影响效应。结果表明:(1)试验选用的3组有机改良材料均能提高土壤的有机质含量和pH,其中菌渣+芒草秸秆组提升效果最显著(P芒草秸秆>菌渣;对芒果中Cd含量的降低效果表现为菌渣+芒草秸秆>菌渣>芒草秸秆,其中施加菌渣+芒草秸秆组对芒果中Pb、Cd含量的降幅最显著,使芒果中Pb含量降低13.80%~27.87%,Cd含量降低6.32%~27.58%;有机改良材料不同施用量对降低芒果Pb、Cd含量的效果存在一定的差异,在试验区,施加8 kg/株菌渣+芒草秸秆材料能将芒果中的Pb、Cd含量分别降低27.87%、27.58%,效果最佳(P<0.05)。(3)健康风险评价显示,食用各处理组的芒果对不同人群产生的HQi值均小于1,无健康风险,可放心食用。综上,在试验区施加8kg/株菌渣+芒草秸秆材料能更好地抑制芒果对Pb、Cd的吸收,有效地减少Pb、Cd在芒果中的富集,可作为攀西采煤区芒果种植区农艺调控的理想材料。

关键词：芒果有机改良材料铅镉健康风险

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光解水制氢催化剂的掺杂改性

Chinese Journal of Catalysis 2024年第5期60卷 1-24页

作者：房文健严嘉玮韦之栋刘军营郭伟琦江治上官文峰上海交通大学燃烧与环境技术研究中心上海200240 上海交通大学智慧能源创新学院上海200240 江苏大学环境与安全工程学院江苏镇江212013 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司北京102209 扬州大学电气与能源动力工程学院江苏扬州225002

光催化分解水制氢,作为一种绿色、安全、高效且低成本的制氢技术,因其清洁性和巨大的发展潜力而受到广泛关注.尽管光催化分解水制氢在理论上具有显著优势,但在实际应用中仍面临捕光效率低、电荷分离难、表面反应速率慢以及光腐蚀等挑战... 详细信息

光催化分解水制氢,作为一种绿色、安全、高效且低成本的制氢技术,因其清洁性和巨大的发展潜力而受到广泛关注.尽管光催化分解水制氢在理论上具有显著优势,但在实际应用中仍面临捕光效率低、电荷分离难、表面反应速率慢以及光腐蚀等挑战.为解决上述问题并突破效率瓶颈,研究者们积极探索新的方法,如构建异质结、调控微观结构、引入助催化剂、掺杂和诱导缺陷等,以期提高光催化剂的性能.其中,光催化剂掺杂改性是研究热点之一.通过对光催化剂进行掺杂改性,可以有效调节其能带结构、光吸收性能以及电荷传输性能,进而提升光催化分解水制氢的效率.因此,对光催化剂掺杂在光催化分解水制氢中的作用机制和研究进展进行系统地梳理和总结,有助于深化对该领域的理解,具有重要意义.本文系统地介绍了近年来本课题组利用掺杂改性光催化剂提升光解水制氢性能的研究成果.首先,总结了光催化剂掺杂的合成方法和表征手段,并详细介绍了用于分析掺杂离子在催化剂中的分布及价态的原位表征方法.其次,以铋基复合氧化物为例,介绍了通过固溶法将稀土元素掺杂到铋基复合氧化物中,实现可见光下完全分解水,并探讨了掺杂对光催化剂能带结构的影响及作用机制.进一步,阐述了掺杂后铋基复合氧化物微观结构的变化,特别是暴露面、表面特性和缺陷态等对光生载流子分离与迁移的影响,归纳了掺杂诱导的结构变化与光催化分解水制氢性能之间的构效关系.此外,介绍了一种新颖的多局域梯度掺杂方法:利用离子扩散使预先储存掺杂离子的“纳米胶囊”持续、非均匀地释放入半导体材料中,诱导导带位置连续弯曲,从而在导带势能面内构建出多局域的势阱,从而延长了光生电子空穴对的寿命,为光生载流子提供了更多迁移至表面的通道,明显提高了光解水效率.最后,展望了光催化剂掺杂技术未来的研究方向:(1)通过对光催化分解水制氢中的析氢和析氧助催化剂进行掺杂改性,提高表面催化反应速率;(2)发展纳米催化剂上的非对称掺杂技术,在纳米颗粒内的特定区域或表面掺杂的精确调控,以提高光催化分解水制氢性能;(3)随着机器学习的进步,AI模型可以用于预测和优化掺杂条件,从而大幅减少实验量.综上,本文总结了掺杂在光催化分解水制氢研究中的研究进展,希望能为探索开发可见光光催化水分解的新型材料和提高能量转换效率提供参考和借鉴.

关键词：光催化水分解氢掺杂能带结构非对称掺杂

基于代理模型技术的江海直达船体结构可靠性优化设计

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船舶力学 2024年第4期28卷 551-560页

作者：康煜晗裴志勇吴卫国武汉理工大学船海与能源动力工程学院武汉430063 武汉理工大学绿色智能江海直达船舶与邮轮游艇研究中心武汉430063 绿色智能江海直达船舶湖北省工程研究中心武汉430063

为提高船体结构可靠性优化设计这类多参数、高维度、高非线性优化问题的效率,弥补传统船体结构确定性优化设计对影响结构安全不确定性因素考虑的欠缺,本文以一艘江海直达船为研究对象,采用BP(Back Propagation)神经网络代理模型技术,结... 详细信息

为提高船体结构可靠性优化设计这类多参数、高维度、高非线性优化问题的效率,弥补传统船体结构确定性优化设计对影响结构安全不确定性因素考虑的欠缺,本文以一艘江海直达船为研究对象,采用BP(Back Propagation)神经网络代理模型技术,结合SMOTE(Synthetic Minority Oversampling Technique)过采样算法增加极限状态失效面附近样本点数量,实现以较少的样本点获得较高精度的船体舱段结构极限状态代理模型,进而利用蒙特卡洛抽样模拟方法编制船体结构可靠度计算程序,在结构可靠性分析的基础上以降低船体舱段结构重量为目标,采用模拟退火优化算法开展船体结构可靠性优化设计。本文建立了一套完整有效的、基于代理模型技术的船体结构可靠性优化设计系统,有效提高了优化设计的效率,对江海直达船体结构可靠性优化设计具有指导意义。

关键词：可靠性优化设计可靠度计算江海直达船代理模型 SMOTE算法蒙特卡洛抽样

变压器内部金属部件之间接触不良引起的过热故障诊断及处理

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高压电器 2010年第11期46卷 103-106页

作者：严文群攀枝花钢钒能源动力中心四川攀枝花617062

金属部件之间接触不良引起的过热属电阻异常型过热事件,此类故障往往在初期不易被诊断出来,但随着接触电阻的增大,变压器的过热特征就表现得很明显,需引起足够的重视。笔者根据变压器内部金属部件之间接触不良引起过热的特点,通过具体... 详细信息

金属部件之间接触不良引起的过热属电阻异常型过热事件,此类故障往往在初期不易被诊断出来,但随着接触电阻的增大,变压器的过热特征就表现得很明显,需引起足够的重视。笔者根据变压器内部金属部件之间接触不良引起过热的特点,通过具体的实例说明如何利用色谱分析技术和电气试验相结合的方法,及早发现变压器内部潜伏性过热故障的部位和严重程度,以便及时采取措施,防止事故扩大。

关键词：变压器故障溶解气体分析色谱分析电气试验

碳钢和不锈钢在海洋SRB、IRB和IOB下的点蚀研究现状

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表面技术 2024年第2期53卷 15-27,70页

作者：陈杨嵋贺小燕黄谦熊汉桢白秀琴武汉理工大学船海与能源动力工程学院武汉430063 武汉理工大学国家水运安全工程技术研究中心可靠性工程研究所武汉430063 武汉理工大学水路交通控制全国重点实验室武汉430063

微生物腐蚀(Microbiological Induced Corrosion,MIC)带来的危害占海洋腐蚀危害的20%。微生物腐蚀是指由于微生物的生命活动及其代谢产物与金属材料相互作用,影响腐蚀反应的阴极和阳极过程所引发的腐蚀现象,已成为海运业面临的重大技术... 详细信息

微生物腐蚀(Microbiological Induced Corrosion,MIC)带来的危害占海洋腐蚀危害的20%。微生物腐蚀是指由于微生物的生命活动及其代谢产物与金属材料相互作用,影响腐蚀反应的阴极和阳极过程所引发的腐蚀现象,已成为海运业面临的重大技术难题,研究海洋微生物腐蚀对推进我国海洋事业的发展有重要意义。金属材料微生物腐蚀包括全面腐蚀和局部腐蚀,局部腐蚀的危害更大,而点蚀被认为是危害最大的局部腐蚀形式。海洋微生物种类繁多,本文聚焦于硫元素的参与者硫酸盐还原菌(Sulfate-reducing Bacteria,SRB)、铁元素的参与者铁还原细菌(Iron-reducing Bacteria,IRB)和铁氧化细菌(Iron-oxidizing Bacteria,IOB)所引发的微生物点蚀问题,包括由细菌不均匀的生物膜与腐蚀产物膜以及细菌本身的特性引起的点蚀。以广泛应用于海洋平台和船舶的碳钢和不锈钢为对象,分析其在海洋SRB、IRB和IOB下的点蚀状况,从腐蚀形貌和腐蚀产物两方面对比了碳钢、不锈钢在不同细菌体系中的腐蚀差异,腐蚀形貌分析包括腐蚀产物形貌和去除腐蚀产物后金属表面形貌的分析,腐蚀产物分析主要聚焦于金属材料表面不同成分与含量的变化。从代谢产物理论、氧浓差电池作用理论阐释了碳钢和不锈钢的点蚀机理,指出微生物点蚀研究需要综合考虑多种因素,包括多菌种的相互作用和多种环境因素对金属材料的点蚀影响,以及微生物对耐蚀金属材料的点蚀影响等。

关键词：微生物点蚀碳钢不锈钢腐蚀形貌点蚀机理

恶劣海况下船舶砰击颤振响应特性数值计算与试验研究

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中国舰船研究 2024年第2期19卷 148-158页

作者：张涵韬王一雯孔祥韶郑成吴卫国武汉理工大学绿色智能江海直达船舶与邮轮游艇研究中心湖北武汉430063 武汉理工大学船海与能源动力工程学院湖北武汉430063

[目的]针对恶劣海况下船舶所受砰击颤振响应现象,探究船舶非线性波浪载荷与瞬态高幅值砰击载荷的耦合作用。[方法]采用计算流体动力学与有限元方法(CFD-FEM)相结合的双向流固耦合方法对S175集装箱船进行数值仿真计算,并与试验结果及切... 详细信息

[目的]针对恶劣海况下船舶所受砰击颤振响应现象,探究船舶非线性波浪载荷与瞬态高幅值砰击载荷的耦合作用。[方法]采用计算流体动力学与有限元方法(CFD-FEM)相结合的双向流固耦合方法对S175集装箱船进行数值仿真计算,并与试验结果及切片理论计算结果进行对比验证;采用分段变截面弹性龙骨梁模型开展船舶的砰击颤振特性模型试验,基于CFD-FEM双向流固耦合方法开展船艏砰击载荷及高频非线性砰击颤振响应特性分析,并与模型试验结果进行对比验证。[结果]结果显示,波浪砰击载荷对船艏颤振响应的影响不可忽视,6级海况下由砰击颤振诱发的二阶高频成分分量占低频波浪弯矩的59.86%。[结论]采用基于CFD-FEM的双向流固耦合方法可准确计算船首砰击颤振响应;在高海况下船舶所受非线性波浪载荷及结构动态响应易受船首瞬态砰击载荷的影响,在船舶结构设计与安全评估中需考虑高频砰击颤振的情况。

关键词：极端海况砰击颤振响应计算流体动力学有限元方法双向流固耦合方法

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极地船舶实测冰载荷极值预报研究综述

船舶工程 2024年第6期46卷 14-23页

作者：柴威熊方槐董海波卞鑫卞安祺宋利飞武汉理工大学船海与能源动力工程学院中国船舶科学研究中心船舶结构安全全国重点实验室深海技术科学太湖实验室

冰载荷是造成极地船舶结构损伤的重要载荷来源。文章介绍了线载荷与冰压力2种形式的冰载荷实测原理，系统阐述了冰载荷短期极值预报和长期极值预报方法体系，论述了冰载荷极值预报与船体结构安全评估的重要关联，并对冰载荷极值预报的... 详细信息

冰载荷是造成极地船舶结构损伤的重要载荷来源。文章介绍了线载荷与冰压力2种形式的冰载荷实测原理，系统阐述了冰载荷短期极值预报和长期极值预报方法体系，论述了冰载荷极值预报与船体结构安全评估的重要关联，并对冰载荷极值预报的发展趋势与存在的关键问题进行了分析。研究结果可为极地船舶安全与可靠性评估提供指导与参考。

关键词：极地船舶冰载荷极值预报结构安全