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生物基聚乳酸复合材料3D打印制备含微孔支架及性能研究

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华南农业大学学报 2022年第1期43卷 37-43页

作者：覃柳琪董先明苏祥郁周武艺郑文旭生物基材料与能源教育部重点实验室广东广州510642 华南农业大学材料与能源学院广东广州510642

【目的】探讨生物基聚乳酸复合材料用于3D打印直接构建含微孔支架的可行性。【方法】采用热重分析仪和差示扫描量热仪探究聚乳酸复合材料的热性能,扫描电镜表征支架的微观形貌,活/死细胞染色检测支架的细胞黏附情况。【结果】所制备的0.... 详细信息

【目的】探讨生物基聚乳酸复合材料用于3D打印直接构建含微孔支架的可行性。【方法】采用热重分析仪和差示扫描量热仪探究聚乳酸复合材料的热性能,扫描电镜表征支架的微观形貌,活/死细胞染色检测支架的细胞黏附情况。【结果】所制备的0.6%ADC-PHAP和40%NaCl-PHAP复合材料具有良好的热稳定性和加工性,适用于熔融沉积3D打印。当压缩应变为80%时,0.6%ADC-PHAP和40%NaCl-PHAP支架相应的压缩应力分别为45.27和52.11 MPa;0.6%ADC-PHAP复合材料的初始分解温度比40%NaCl-PHAP复合材料低19.5℃;0.6%ADC-PHAP支架的孔隙率达到63.33%,有利于细胞黏附,且细胞相容性比40%NaCl-PHAP支架更好。【结论】生物基聚乳酸复合材料可通过熔融沉积型3D打印直接构建含微孔支架,所制备的0.6%ADC-PHAP支架具有一定的应用潜力。

关键词：熔融共混 3D打印支架聚乳酸生物基材料

半透明钙钛矿太阳能电池活性层与电极层研究进展

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发光学报 2022年第3期43卷 404-420页

作者：李鹏于超姜文龙王鹏段羽长春电子科技学院电子工程学院吉林长春130114 吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点联合实验室吉林长春130012 空军航空大学吉林长春130012

半透明钙钛矿太阳能电池具备集采光及发电于一身的优点,在新能源汽车、建筑集成光伏系统等领域具有巨大的应用前景。光伏系统主要位于车顶或屋顶或开放区域,以实现最大程度地暴露在阳光下,半透明太阳能电池可以集成到车体或建筑物的侧面... 详细信息

半透明钙钛矿太阳能电池具备集采光及发电于一身的优点,在新能源汽车、建筑集成光伏系统等领域具有巨大的应用前景。光伏系统主要位于车顶或屋顶或开放区域,以实现最大程度地暴露在阳光下,半透明太阳能电池可以集成到车体或建筑物的侧面,达到最大限度地提高空间容量,扩大能源产量。但是,半透明钙钛矿太阳能电池如何在保证光电转换效率的同时具备良好的透光率,一直是科学界面临的难题,设计新型器件结构、开发吸光层和透明电极材料等问题亟待解决。本文围绕高性能、半透明钙钛矿太阳能电池总结了器件结构设计、材料选择和制备工艺方面最新的研究进展,并讨论了目前研究中所面临的问题和未来的发展方向。

关键词：半透明钙钛矿活性层透明电极

基于混合生命周期评价的我国绿色航空器碳排放比较研究

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推进技术 2024年第3期45卷 21-31页

作者：王泽王群伟王长波杨子彦南京航空航天大学经济与管理学院江苏南京210016

为准确核算绿色航空器生命周期二氧化碳排放,并评估其减排效果,构建了将过程分析与投入产出分析相结合的混合生命周期评价模型,用于核算生物质能航空器、电动航空器以及氢能航空器的生命周期碳排放,并与传统航空器进行比较。结果发现,... 详细信息

为准确核算绿色航空器生命周期二氧化碳排放,并评估其减排效果,构建了将过程分析与投入产出分析相结合的混合生命周期评价模型,用于核算生物质能航空器、电动航空器以及氢能航空器的生命周期碳排放,并与传统航空器进行比较。结果发现,采用风电制氢驱动的航空器在全部绿色航空器中碳排放最低,仅为674.21 g/(t·km)。灰氢驱动的航空器碳排放最高,达到1 724.12 g/(t·km)。这说明燃料来源对航空器的“绿度”至关重要,若以化石能源制氢或发电驱动航空器,尽管运行过程不产生直接排放,但其排放却转移至上游产业链。总体上,绿色航空器减碳效果较好。与传统航空器相比,氢能航空器、生物燃料航空器和电动航空器可分别减少25%,20%和10%的二氧化碳排放。

关键词：航空碳排放绿色航空器可再生能源混合生命周期评价投入产出分析

SnO2应用于钙钛矿太阳电池电子传输层的研究进展

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材料导报 2020年第21期34卷 21072-21080,21098页

作者：刘壮陈建林彭卓寅陈荐长沙理工大学能源与动力工程学院能源高效清洁利用湖南省高校重点实验室长沙410114

钙钛矿太阳电池(PSCs)自2009年问世以来,其最高光电转换效率(PCE)已达到25.2%,其中电子传输层(ETLs)对电池的性能和稳定性至关重要。目前使用最多的ETLs材料为TiO2,但它仍存在一些缺点:(1) TiO2/钙钛矿界面之间存在电荷势垒,导致界面间... 详细信息

钙钛矿太阳电池(PSCs)自2009年问世以来,其最高光电转换效率(PCE)已达到25.2%,其中电子传输层(ETLs)对电池的性能和稳定性至关重要。目前使用最多的ETLs材料为TiO2,但它仍存在一些缺点:(1) TiO2/钙钛矿界面之间存在电荷势垒,导致界面间存在较多的电荷累积,从而致使界面电荷转移效率低;(2) TiO2具有较高的紫外光催化活性,长期在紫外光照射下会导致钙钛矿分解;(3) TiO2常需要500℃左右的高温烧结以提高其结晶性,因此不利于在有机柔性衬底上制备。SnO2作为一种n型无机半导体材料,具有宽禁带、高透光性、高导电率、高电子迁移率、低温制备等优点,近年来已被广泛地研究替代传统的TiO2作为PSCs的ETLs。SnO2的制备方法很多,但目前应用于PSCs中的主要方法包括一般溶液法、溶胶-凝胶法、化学浴沉积法等,这些制备工艺较为简单,且能够在低温下合成。采用传统制备方法合成的单一ETLs,例如TiO2、ZnO、SnO2等,虽然应用在PSCs中取得了不错的效果,但也存在薄膜覆盖性差,有明显针孔、界面缺陷以及不稳定等问题。因此,很多研究者尝试制备复合ETLs,例如TiO2/SnO2、ZnO/SnO2、SnO2/SnO2等,以达到互补效应。虽然SnO2本身具有十分优异的光电特性,但界面能级匹配与物理接触可能并非最优,不适当的制备工艺会导致薄膜出现明显的缺陷而成为载流子复合中心,从而引起PCE下降。通过提高电子的抽取与传输能力,向SnO2中掺入一些金属离子,可达到让SnO2与钙钛矿吸光层能级更加匹配的目的,常用的金属离子包括Li+、Mg2+、Al3+、Y3+、Sb3+、Nb5+等。为了改善SnO2薄膜的质量与表面态,减少表面缺陷,优化界面物理接触,常采用一些材料对SnO2薄膜表面进行钝化,从而减少界面与表面的复合中心,增强电子的传输能力,改善电池性能。本文首先介绍了SnO2的晶格结构和特性,然后从SnO2的单一电子层、复合电子层、元素掺杂、界面钝化等角度,总结了SnO2作为PSCs电子传输层的制备方法、策略、机理以及近年来的研究进展,指出低温制备高质量SnO2-ETLs为高效PSCs器件实现柔性化提供了可能。

关键词： SnO 2 钙钛矿太阳电池电子传输层

全无机CsPbBr_(3)钙钛矿太阳电池的研究进展

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材料导报 2021年第11期35卷 11039-11056页

作者：刘壮陈建林黄才友彭卓寅何建军陈荐长沙理工大学能源与动力工程学院能源高效清洁利用湖南省高校重点实验室长沙410114

自2009年第一次报道以来,有机-无机杂化钙钛矿太阳电池(PSCs)的光电转换效率(PCE)从3.8%提升至25.5%,已可以与商业化的晶体硅太阳电池相媲美,引起全世界研究者的极大关注。然而,由于杂化物晶体结构中有机成分弱的化学键,器件长期稳定性... 详细信息

自2009年第一次报道以来,有机-无机杂化钙钛矿太阳电池(PSCs)的光电转换效率(PCE)从3.8%提升至25.5%,已可以与商业化的晶体硅太阳电池相媲美,引起全世界研究者的极大关注。然而,由于杂化物晶体结构中有机成分弱的化学键,器件长期稳定性受到很大的影响。近年来,用无机Cs+完全取代有机基团构成全无机卤化物钙钛矿被认为是解决太阳电池稳定性问题的有效途径。在Cs基钙钛矿之中,CsPbBr_(3)具有最优异的耐热、耐光、耐湿性能,作为顶电池具有与晶体硅太阳电池组成长寿命叠层太阳电池的潜力。本文系统地综述了CsPbBr_(3)PSCs领域的研究进展,首先介绍了CsPbBr_(3)PSCs的发展历史及CsPbBr_(3)的晶体结构和基本特性,随后阐述了CsPbBr_(3)薄膜的制备方法、CsPbBr_(3)的元素掺杂改性、器件的界面工程等方面的研究进展;最后,讨论了当前存在的问题和提高CsPbBr_(3)PSCs性能的未来方向,为进一步推动钙钛矿太阳电池的实用化进程提供参考。

关键词：全无机钙钛矿太阳电池 CsPbBr_(3) 长期稳定性

追踪SrTiO_(3)/CoP/Mo_(2)C纳米纤维中的电荷转移路径以增强光催化产生太阳燃料

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Chinese Journal of Catalysis 2022年第2期43卷 507-518页

作者：王黎李雨坤吴超李鑫邵国胜张鹏郑州大学材料科学与工程学院河南郑州450001 郑州大学低碳环保材料智能设计国际联合中心河南郑州450001 华南农业大学农业部能源植物资源与利用重点实验室生物质工程研究所广东广州510642

光催化产生太阳燃料因其低成本和零碳排放而成为解决能源危机的研究热点,但光激发载流子对的快速体相复合是需要解决的根本问题.本文在钛酸锶(SrTiO_(3))纳米纤维上嵌入磷化钴(CoP)和碳化钼(Mo_(2)C)构筑了双助催化剂体系.与纯SrTiO_(3... 详细信息

光催化产生太阳燃料因其低成本和零碳排放而成为解决能源危机的研究热点,但光激发载流子对的快速体相复合是需要解决的根本问题.本文在钛酸锶(SrTiO_(3))纳米纤维上嵌入磷化钴(CoP)和碳化钼(Mo_(2)C)构筑了双助催化剂体系.与纯SrTiO_(3)纳米纤维和二元样品相比,双助催化剂体系显著提高了析氢和二氧化碳还原性能.双助催化剂体系有利于有效促进空间电荷分离并提高光催化性能.此外,SrTiO_(3)与助催化剂之间形成肖特基结,使光激发电子从SrTiO_(3)快速转移到助催化剂,实现了光激发电子的有效分离并延长了光激发电子寿命.通过原位辐照X射线光电子能谱测试(ISI-XPS)确定了SrTiO_(3)和助催化剂之间的电子转移路线,根据紫外-可见漫反射光谱(UV-VisDRS)和紫外光电子能谱(UPS)提出了SrTiO_(3)和助催化剂的能带结构.结果表明,双助催化剂促进了电荷分离并增强了光催化性能.扫描电镜、透射电镜、高分辨透射电镜及其对应的元素分布结果表明,成功构筑了双助催化剂体系,且助催化剂的引入未影响SrTiO_(3)纳米纤维的结构.SrTiO_(3)纯样品表现出较低的光催化产氢活性,引入CoP后产氢性能得到提升并在CoP负载量为6%时达到最高.电化学测试、光致发光测试和瞬态光电压测试表明,引入CoP后的复合样品电化学性能得到提升,表现出更及时的电荷分离、更低的起始电位、更低的载流子复合率以及更长的载流子寿命.进一步在SrTiO_(3)纳米纤维上嵌入CoP和Mo_(2)C,构筑双助催化剂体系,其光催化产氢活性显著提升.同时,得益于SrTiO_(3)独特的能带位置,该双催化剂体系也表现出良好的二氧化碳还原性能.采用ISI-XPS,UPS,UV-VisDRS等研究了双助催化剂的催化机理以及电子转移路径.UPS和UV-VisDRS结果表明,SrTiO_(3)具有较高的功函数,CoP的功函数较低,Mo_(2)C的功函数位于SrTiO_(3)和CoP之间,因此电子倾向于从SrTiO_(3)的导带流向Mo_(2)C再流向CoP,同时形成肖特基势垒使得电子难以流回SrTiO_(3),从而实现载流子的及时分离以及延长电子寿命.此外,ISI-XPS的结合能大小变化表明,电子是从SrTiO_(3)流到Mo_(2)C再流向CoP.综上,本文制备了双助催化剂修饰的SrTiO_(3)纳米纤维,证明了CoP和Mo_(2)C在改性宽带隙半导体中的作用,并证实了SrTiO_(3)和助催化剂之间光激发载流子的有效空间分离,探索了光激发电子在双助催化剂体系间的流向,为后续研究提供了理论依据和探索思路.

关键词：双助催化剂电子转移肖特基结静电纺丝原位辐照XPS 光催化剂太阳燃料

半潜式多浮体波浪能发电装置的水动力性能分析

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水力发电学报 2019年第9期38卷 91-101页

作者：胡缘杨绍辉何宏舟陈沪郑松根张迪集美大学机械与能源工程学院厦门361021 福建省能源清洁利用与开发重点实验室厦门361021 海洋可再生能源装备福建省高校重点实验室厦门361021

为缓解能源危机及环境恶化,加大对可再生能源的开发利用,本文将点吸收式与筏式波浪能转换技术相结合,提出一种半潜式多浮体波浪能发电装置。该装置主要由中央漂浮平台、振荡浮子、液压系统及驱动臂组成,将多个振荡浮子布放于海面上并采... 详细信息

为缓解能源危机及环境恶化,加大对可再生能源的开发利用,本文将点吸收式与筏式波浪能转换技术相结合,提出一种半潜式多浮体波浪能发电装置。该装置主要由中央漂浮平台、振荡浮子、液压系统及驱动臂组成,将多个振荡浮子布放于海面上并采集波浪能。为了提高装置的波浪能采集效率,利用AQWA水动力仿真软件对波浪能发电装置进行建模仿真分析,改变模型中浮子的质量、尺寸及结构等参数进行频域计算并分析单个浮子的频域响应;同时对单个浮子及装置整体在波高为1 m,波浪周期分别为5 s和3 s的海况下的时域响应特点进行分析。结果表明:浮子吃水部分的几何形状对于浮子附加质量及波浪激励力影响较大;同时当浮子的直径为2 m且浮子结构为圆柱形时,浮子的垂荡振幅更大,说明在波浪频率较低时更有利于最大限度地捕获波浪能,提升装置整体效率;而对于波浪频率较高海域,应当适当增加浮子直径,减轻浮子重量,采用圆锥形浮子,从而更有利于浮子捕获波浪能。采用最优浮子结构后,装置的波浪能捕获宽度比提升约95%,说明选用合适的浮子结构能够有效地提升装置的波浪能采集效率。

关键词：波浪能水动力性能半潜式多浮体式振荡浮子

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槽式太阳能与火电机组联合系统的经济性分析

太阳能学报 2017年第1期38卷 287-292页

作者：朱芳邴旖旎王军何船无锡科技职业学院无锡214028 江苏省太阳能技术重点实验室东南大学能源与环境学院南京210096

针对太阳能与火电机组联合运行系统提出3种集成方案:太阳能集热系统与机组回热系统并联;太阳能集热系统与锅炉汽化段并联;太阳能集热系统与机组回热系统及锅炉汽化段并联。以槽式太阳能与600 MW亚临界火电机组联合为例,对3种方案进行经... 详细信息

针对太阳能与火电机组联合运行系统提出3种集成方案:太阳能集热系统与机组回热系统并联;太阳能集热系统与锅炉汽化段并联;太阳能集热系统与机组回热系统及锅炉汽化段并联。以槽式太阳能与600 MW亚临界火电机组联合为例,对3种方案进行经济性分析,并对最优方案太阳能部分做能源平均成本(LEC)计算。结果表明:3种方案(尤以第3种方案最佳)均可有效减少燃煤量,降低CO_2排放量,最优方案中LEC低于单纯太阳能发电成本,具有经济可行性。

关键词：太阳能火电机组集成方案经济性能源平均成本(LEC)

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数据驱动的三相配电网络拓扑与线路参数辨识

中国电机工程学报 2021年第8期41卷 2615-2627页

作者：宁家鑫刘羽霄章家维李海朱桂萍钱敏慧张宁电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084 新能源与储能运行控制国家重点实验室(中国电力科学研究院有限公司) 江苏省南京市210003

近年来,分布式电源、电动汽车、用户侧储能等大量接入配电网,对配电网的优化运行带来挑战。同时,分布式可再生能源的不确定性和用户用电差异性使得配电网三相处于不平衡的状态,对配电网安全经济运行提出了更高要求。然而,由于配电网中... 详细信息

近年来,分布式电源、电动汽车、用户侧储能等大量接入配电网,对配电网的优化运行带来挑战。同时,分布式可再生能源的不确定性和用户用电差异性使得配电网三相处于不平衡的状态,对配电网安全经济运行提出了更高要求。然而,由于配电网中量测设备的限制,通常无法得到相角信息,难以有效辨识拓扑和参数信息。面对这些问题和挑战,该文提出无相角信息下数据驱动的三相配电网络拓扑与参数辨识方法。首先利用线性回归方法,得到无相位标签的拓扑和参数初值;然后以相关性为指标调整相序、拓扑以及参数;最后提出一种数据驱动的改进型Newton-Raphson法,得到精细的线路参数,恢复电压相角。通过爱尔兰真实负荷数据,在IEEE 34和123节点三相配电网中验证方法的收敛性和准确性。

关键词：数据驱动配电网拓扑辨识线路参数辨识相序辨识