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植物-生物膜/活性污泥污水处理工艺的效能评价

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中国给水排水 2024年

作者：梁仁礼胡勇有梁东辉陈祖浩华南理工大学环境与能源学院

以采用植物-固定生物膜/活性污泥（P-IFAS）工艺(规模为4×104m3/d)的广东某污水处理厂为研究对象，根据长期检测数据的统计、微生物群结构与功能基因的测定，以及多指标比较法的经济分析对该工艺的运行效能进行全面评价。结果表明，P-I... 详细信息

以采用植物-固定生物膜/活性污泥（P-IFAS）工艺(规模为4×104m3/d)的广东某污水处理厂为研究对象，根据长期检测数据的统计、微生物群结构与功能基因的测定，以及多指标比较法的经济分析对该工艺的运行效能进行全面评价。结果表明，P-IFAS工艺对COD、氨氮、TN和TP的去除率分别达到91.38%、95.60%、68.54%和94.30%。P-IFAS工艺遵循A2O脱氮除磷原理，辅以生物膜同步硝化反硝化脱氮及植物同化除磷。该工艺脱氮的关键在于活性污泥与生物膜的联合作用，除磷的关键在于活性污泥与植物吸收。沿程生境不同会引起微生物群落结构和功能基因的变化，但脱氮菌始终占主导地位。相比于活性污泥法，吨水电耗和产泥量可分别降低36.06%和38.67%。

关键词：植物-固定生物膜/活性污泥工艺脱氮除磷微生物群落结构功能基因经济性评价

阳极支撑型锥管串接式直接碳固体氧化物燃料电池组的制备及性能

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无机材料学报 2024年第7期39卷 819-827,I0005页

作者：叶梓滨邹高昌吴琪雯颜晓敏周明扬刘江华南理工大学环境与能源学院广州510006

针对阳极支撑型直接碳固体氧化物燃料电池(DC-SOFC)的浓差极化阻抗大的问题,本研究采用改进后的凝胶注模法制备了阳极支撑型锥管状固体氧化物燃料电池(SOFC)。通过适当增加溶剂的含量,改善了浆料的流动性,提高了成品的质量;通过增大造... 详细信息

针对阳极支撑型直接碳固体氧化物燃料电池(DC-SOFC)的浓差极化阻抗大的问题,本研究采用改进后的凝胶注模法制备了阳极支撑型锥管状固体氧化物燃料电池(SOFC)。通过适当增加溶剂的含量,改善了浆料的流动性,提高了成品的质量;通过增大造孔剂的含量,提高了阳极的孔隙率,减小了气体的扩散阻力。改进后的SOFC以氢气为燃料,在800℃运行时,开路电压为1.05 V,电化学阻抗谱的极化阻抗更小,电池的最大功率密度为0.67 W×cm^(–2)(阴极有效面积为2.2 cm^(2)),明显优于改进前的SOFC。改进后的SOFC直接采用担载质量分数5%K的活性炭为燃料,在800℃运行时,开路电压为1.030 V,接近理论电压,最大功率密度达0.74 W×cm^(–2),以400 mA进行恒流放电,碳燃料的有效利用率为31%,高于改进前电池的碳燃料的有效利用率17%。将改进后的4个锥管状单电池串联成电池组,直接采用担载质量分数5%K催化剂的活性炭为燃料,在800℃运行时,最大功率达8.0 W,高于改进前的4节DC-SOFC电池组(4.1 W),该电池组碳燃料的有效利用率为15%,峰值功率密度可达0.91 W×cm^(–2),超过了文献报道的最高值。

关键词：直接碳固体氧化物燃料电池凝胶注模法 Boudouard反应锥管串接式钾催化剂

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中低温质子陶瓷燃料电池阴极研究进展

硅酸盐学报 2024年第6期52卷 1917-1934页

作者：龚文杰徐康夏娇娇许阳森陈宇华南理工大学环境与能源学院广州510006

质子陶瓷燃料电池(PCFCs)以质子作为载流子,具有独特的导电机制,能够在中低温度(400~700℃)下高效地将燃料中的化学能转化为电能,是一种极具发展前景的发电装置。然而,由于氧还原反应动力学迟缓,导致极化电阻占整个电池电阻的比重较大,... 详细信息

质子陶瓷燃料电池(PCFCs)以质子作为载流子,具有独特的导电机制,能够在中低温度(400~700℃)下高效地将燃料中的化学能转化为电能,是一种极具发展前景的发电装置。然而,由于氧还原反应动力学迟缓,导致极化电阻占整个电池电阻的比重较大,因此,发展高活性、稳定型阴极材料或结构,对提高PCFCs性能有着重要作用,这也是当前的研究热点。通常情况下,这些阴极材料应同时具有足够高的导电率、结构稳定性、电催化活性等。本文对近年来PCFCs领域研究较多的单钙钛矿、双钙钛矿、Ruddlesden–Popper钙钛矿、尖晶石等阴极材料做了总结,并对PCFCs阴极材料在运行过程中存在的问题进行分析,包括提高阴极材料的质子传输特性和优化电解质/电极界面等,最后强调了未来PCFCs高性能阴极的可能的发展方向,为PCFCs的阴极材料设计提供了有益的参考。

关键词：质子陶瓷燃料电池阴极材料电催化活性稳定性

基于源项解耦的物理信息神经网络方法及其在放电等离子体模拟中的应用

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物理学报 2024年第14期73卷 155-166页

作者：方泽潘泳全戴栋张俊勃华南理工大学电力学院广州510641

近年来,以物理信息神经网络(PINNs)为代表的人工智能计算范式在等离子体数值模拟领域获得了极大关注,但相关研究考虑的等离子体化学体系较为简化,且基于PINNs求解更为复杂的多粒子低温等离子体流体模型的研究还尚处空白.本文提出了一个... 详细信息

近年来,以物理信息神经网络(PINNs)为代表的人工智能计算范式在等离子体数值模拟领域获得了极大关注,但相关研究考虑的等离子体化学体系较为简化,且基于PINNs求解更为复杂的多粒子低温等离子体流体模型的研究还尚处空白.本文提出了一个通用的PINNs框架(源项解耦PINNs,Std-PINNs),用于求解多粒子低温等离子体流体模型.Std-PINNs通过引入等效正离子,并将电流连续性方程替代各粒子输运方程作为物理约束,实现了重粒子输运方程源项与电子密度、平均电子能量的解耦,极大降低了训练复杂度.本文通过两个经典放电案例(低气压氩气辉光放电、大气压氦气辉光放电)展示了Std-PINNs在求解多粒子低温等离子体流体模型的应用,并将结果与传统PINNs和有限元(FEM)模型进行了对比.结果显示,传统PINNs输出了完全错误的训练结果,而Std-PINNs与FEM结果之间的L2相对误差能达到约10–2量级,由此验证了Std-PINNs在模拟多粒子等离子体流体模型的可行性.Std-PINNs为低温等离子体模拟提供了新的思路,并拓展了深度学习方法在复杂物理系统建模中的应用.

关键词：物理信息神经网络低温等离子体源项解耦流体模型

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前沿科技领域产学研共同体的构建逻辑——麻省理工学院智能科技中心案例

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高等工程教育研究 2024年第2期 110-116页

作者：刘源华南理工大学公共管理学院

国家战略、重大政策高度关注,标志着产学研融合改革已进入“深水区”,有必要构建更规范、更可持续的合作范式。构建产学研共同体将突破传统合作难以深入协同的困境,在前沿科技领域寻找典型案例为研究对象,在提炼关键特征基础上适度推演... 详细信息

国家战略、重大政策高度关注,标志着产学研融合改革已进入“深水区”,有必要构建更规范、更可持续的合作范式。构建产学研共同体将突破传统合作难以深入协同的困境,在前沿科技领域寻找典型案例为研究对象,在提炼关键特征基础上适度推演,有助于厘清“建什么”和“怎么建”逻辑。研究发现,管理体制对产学研共同体影响持久而绵延:战略愿景包含使命理念和目标策略,要坚持长期主义以抵挡压力和诱惑,同时要快速迭代以构筑竞争壁垒;治理机制包含流程结构和信任网络,既要打破模块化分工的“墙”,又要基于多种类型的信任促进合作。该发现深化了产学研共同体构建逻辑的理论理解,为研究型大学的制度设计与制度落地提供了启示,关键是处理好“可变”与“不变”及“耦合”与“解耦”辩证关系。

关键词：产学研融合战略愿景组织目标治理机制组织结构

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钌基氧化物酸性析氧电催化剂

科学通报 2024年第25期69卷 3705-3714页

作者：万仁典黄广幸刘庆勋赵伯特华南理工大学环境与能源学院广州510006

质子交换膜(proton exchange membrane, PEM)电解水技术是一种很有前景的绿色制氢技术,但其酸性操作环境对催化剂的性质提出更苛刻的要求.目前,可商业化应用于PEM电解水技术酸性析氧反应(oxygen evolution reaction, OER)的催化剂主要... 详细信息

质子交换膜(proton exchange membrane, PEM)电解水技术是一种很有前景的绿色制氢技术,但其酸性操作环境对催化剂的性质提出更苛刻的要求.目前,可商业化应用于PEM电解水技术酸性析氧反应(oxygen evolution reaction, OER)的催化剂主要为贵金属铱(Ir)基材料.与Ir基材料相比,钌(Ru)基氧化物催化剂具有成本相对较低的优势.然而, Ru基氧化物催化剂在酸性介质中的稳定性较差.因此,迫切需要研制出在酸性电解质中高效稳定的Ru基氧化物OER催化剂.本文综述了Ru基氧化物催化剂的理论稳定性、析氧反应机理和理论活性,随后探讨了该催化剂在析氧反应过程中的性能衰减机理,并进一步讨论了提高其反应活性和稳定性的设计策略.本文最后总结了Ru基氧化物催化剂目前面临的挑战,并提出了相应的展望.

关键词：电解水钌基氧化物衰减机理催化剂设计策略

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基于强化学习的任务型对话策略研究综述

计算机学报 2024年第6期47卷 1201-1231页

作者：徐恺王振宇王旭秦华龙宇轩华南理工大学软件学院广州510006

对话系统在自然语言处理中发挥着重要作用,具有较好的实际应用前景和许多值得研究的方向.对话策略是基于管道方法的人机对话系统的核心组件,能够根据对话状态生成响应动作,进而指导对话生成.对话策略学习常建模为(半)马尔可夫决策过程,... 详细信息

对话系统在自然语言处理中发挥着重要作用,具有较好的实际应用前景和许多值得研究的方向.对话策略是基于管道方法的人机对话系统的核心组件,能够根据对话状态生成响应动作,进而指导对话生成.对话策略学习常建模为(半)马尔可夫决策过程,然后通过强化学习求解.近年来,基于强化学习算法解决任务型对话策略问题的研究层出不穷,而相关综述缺乏.因此,本文对基于强化学习的任务型对话策略进行分析、归类、总结.首先,介绍分类强化学习的一般模型,并基于强化学习的分类,分析并总结现有对话策略学习的一般思路和存在问题;其次,基于不同的研究热点,包括多领域、多模态、多代理和共情对话策略,深度剖析新近研究的理论模型、研究进展和存在的问题;接着,针对对话策略的相关研究,包括用户模拟器、对话策略评估、对话策略平台与数据集以及大语言模型与对话策略等进行介绍;针对现有研究的不足,本文从5种不同的角度分析了对话策略的未来研究方向;最后,对全文进行总结与展望.本文不仅从强化学习分类上概述任务型对话策略,而且从应用的角度分类任务型对话策略,全方面、多角度地综述了任务型对话策略,为未来的任务型对话策略的研究提供启示.

关键词：对话策略强化学习任务型对话系统深度强化学习多领域多模态

基于多分量LFM信号时频分析的水声多普勒和时延估计研究

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电子与信息学报 2024年第2期46卷 688-696页

作者：宁更新肖若君谢靓华南理工大学电子与信息学院广州510641 华南理工大学土木与交通学院广州510641

在水声多普勒因子和时延估计研究实用化的进程中,利用多分量线性调频(LFM)信号实现估计的算法研究越来越普遍。针对多分量LFM信号时频域存有交叉项时各分量参数估计不准确的问题,提出基于非完全残差与脊线段匹配的自适应模态分解方法。... 详细信息

在水声多普勒因子和时延估计研究实用化的进程中,利用多分量线性调频(LFM)信号实现估计的算法研究越来越普遍。针对多分量LFM信号时频域存有交叉项时各分量参数估计不准确的问题,提出基于非完全残差与脊线段匹配的自适应模态分解方法。该方法采用非完全残差函数保留了交叉点处的部分时频信息,利用脊线段匹配方法提供更精确的预设时频脊线,改进了各分量LFM信号调频斜率和起始频率的估计精度。联合两个估计量进一步给出了多普勒因子和时延估计的算法。仿真结果表示,较现有模态分解算法,所提改进方法有效解决了估计分量过程中交叉区间断裂带来的估计误差;水声多径的条件下,该方法的多普勒因子和时延估计精度优于对比的现有方法。

关键词：时频分析多普勒因子时延估计多分量LFM信号自适应模态分解

基于微纳光纤双模式干涉的亚波长聚焦光场及光捕获应用

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物理学报 2024年第10期73卷 37-49页

作者：吴婉玲王向珂虞华康李志远华南理工大学物理与光电学院广州510641

本文报道了一种基于微纳光纤中双模式干涉的亚波长聚焦方法.利用微纳光纤中两种特定导模在微纳光纤端面处的干涉效应,在微纳光纤端面出口处获得了具有单焦点或多焦点的聚焦光场,并可通过调节两个模式之间的相位差、功率比分别实现聚焦... 详细信息

本文报道了一种基于微纳光纤中双模式干涉的亚波长聚焦方法.利用微纳光纤中两种特定导模在微纳光纤端面处的干涉效应,在微纳光纤端面出口处获得了具有单焦点或多焦点的聚焦光场,并可通过调节两个模式之间的相位差、功率比分别实现聚焦光场的焦深、焦斑相对强度调谐,从而实现对纳米颗粒可调谐的选择性捕获.根据聚焦光场中不同焦点处所对应的捕获刚度和势阱深度的不同,可以对不同大小的纳米颗粒实现分类.这种微型化全光纤的亚波长聚焦方法,将可应用于操纵纳米颗粒、超分辨率光学成像和纳米光刻等领域.

关键词：双模式干涉亚波长聚焦微纳光纤