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基于横向剪切干涉系统的液膜厚度分布检测

化工进展 2024年第2期43卷 743-751页

作者：盛稳余波郭晗周怀春中国矿业大学低碳能源与动力工程学院江苏徐州221116 江苏省智慧能源技术及装备工程研究中心江苏徐州221116

测量液体薄膜的厚度在众多科学和工程领域中都具有重要的应用价值。本文基于横向剪切干涉技术,通过条纹追踪算法对相机拍摄得到的液膜干涉图像进行处理,研究了三角形与矩形竖直自由平面液膜的厚度分布及时间演变。实验结果表明,三角形... 详细信息

测量液体薄膜的厚度在众多科学和工程领域中都具有重要的应用价值。本文基于横向剪切干涉技术,通过条纹追踪算法对相机拍摄得到的液膜干涉图像进行处理,研究了三角形与矩形竖直自由平面液膜的厚度分布及时间演变。实验结果表明,三角形液膜厚度范围为0.98~9.37μm,矩形液膜厚度范围为0.1~13μm。受重力影响,液膜厚度从顶部到底部逐渐增大,而在水平方向上液膜厚度分布均匀。随着时间的推移,重力排液导致液膜整体厚度逐步减小,顶部最薄弱处厚度率先到达最小值0.08μm后液膜整体破裂。进一步对矩形液膜进行分析,整个排液过程中液膜最大体积为2.66mm^(3),最大体积流量为0.28mm^(3)/s。此外,通过干涉条纹的分布变化可实现液膜表面流场可视化,为液膜微观表面流场研究提供了新的研究方法。

关键词：横向剪切干涉液膜厚度排液两相流光学测量

全球锂离子蓄电池出口贸易竞争力及影响力时空演变分析

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世界地理研究 2024年第9期33卷 17-30页

作者：宋勇成刘建忠张寅宝张欣佳郑州大学地球科学与技术学院郑州450001 郑州大学地缘环境研究中心郑州450001

锂离子蓄电池作为一种新兴清洁能源,是实现“双碳”目标的重要支撑。为探究全球主要锂离子蓄电池出口国在出口贸易中竞争力和影响力的格局和特征,本文基于UN Comtrade数据库分析了2012-2020年全球锂离子蓄电池出口贸易的总体格局,并从... 详细信息

锂离子蓄电池作为一种新兴清洁能源,是实现“双碳”目标的重要支撑。为探究全球主要锂离子蓄电池出口国在出口贸易中竞争力和影响力的格局和特征,本文基于UN Comtrade数据库分析了2012-2020年全球锂离子蓄电池出口贸易的总体格局,并从主要国家出口贸易额的优势地位、贸易流动过程中的控制能力、贸易渠道的多元化三个维度分析其竞争力并利用构建的影响力评价指标分析主要锂离子蓄电池出口国(中、日、韩)的出口影响力。结果显示(:1)全球锂离子蓄电池出口规模呈持续上升趋势,且空间不均衡性在逐渐缩小,从最初集中在欧洲、东亚、北美洲地区到后来基本涵盖全球。(2)中国在出口寡占能力、出口结构方面占据绝对优势地位;美、德两国具有较高的贸易中介控制能力;日、韩两国具有一定的寡占优势,但都小于中国。(3)中国锂离子蓄电池出口不同影响类型的国家数量分布均匀,且强影响类型国家数量在不断增加;日、韩两国不同影响类型国家数量出现“两极分化”现象,强影响类型国家数量最少,弱影响类型最多。(4)美国、德国、法国等一些欧美发达国家受日、韩两国强影响,受中国较强或中等影响。此外,基于研究结论,提出了促进中国锂离子蓄电池出口贸易发展的相关建议。

关键词：锂离子蓄电池出口贸易竞争力影响力时空演变

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“双碳”背景下热法黄磷生产技术研究现状及建议

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化工进展 2024年第4期43卷 2104-2116页

作者：姚远井红权尹玉婷齐帅亮王艳语侯翠红郑州大学化工学院国家钙镁磷复合肥技术研究推广中心教育部先进功能材料制造工程研究中心河南郑州450001

黄磷支撑着我国磷酸盐精细化和有机磷化工的发展,是磷化工行业重要的基础原材料。热法黄磷生产高能耗、高污染、高碳排放,因此创新产业可持续发展模式,突破资源、能源、环境的多重制约因素,开发绿色黄磷生产技术是我国黄磷企业今后发展... 详细信息

黄磷支撑着我国磷酸盐精细化和有机磷化工的发展,是磷化工行业重要的基础原材料。热法黄磷生产高能耗、高污染、高碳排放,因此创新产业可持续发展模式,突破资源、能源、环境的多重制约因素,开发绿色黄磷生产技术是我国黄磷企业今后发展的必经之路。结合“碳达峰、碳中和”的时代背景,本文阐述了黄磷生产技术发展及副产物资源化利用现状,目前黄磷生产存在磷矿资源贫化、副产物低值化利用普遍、能源转型难度高、企业整体能效水平低、产业链链接关键技术不足等问题,提出加快推广黄磷尾气烧结中低品位磷矿成球技术、加大开发资源化增值利用技术、探索黄磷还原新技术、加强企业合作、构建多产业耦合的磷资源产业循环经济五条建议,旨在助力实现黄磷行业节能降碳、绿色发展。

关键词：低碳黄磷磷循环经济节能减排

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石膏基复合相变储能材料的研究进展

精细化工 2024年第7期41卷 1424-1434,1525页

作者：汤建伟王续刘咏王保明游韶玮刘鹏飞郑州大学生态与环境学院河南郑州450001 郑州大学化工学院河南郑州450001 中节能工程技术研究院有限公司北京100082 国家钙镁磷复合肥技术研究推广中心河南郑州450001 河南省减污降碳协同工程技术研究中心河南郑州450001

建筑能耗、工业能耗和交通能耗是能源消耗的主要方式。其中,建筑能耗约占能源消耗的40%,建筑能耗的持续上升会增加碳排放和加速化石能源的消耗,因此,如何提升建筑材料的保温节能性能逐渐成为建筑材料领域的研究热点。储热技术不仅可以... 详细信息

建筑能耗、工业能耗和交通能耗是能源消耗的主要方式。其中,建筑能耗约占能源消耗的40%,建筑能耗的持续上升会增加碳排放和加速化石能源的消耗,因此,如何提升建筑材料的保温节能性能逐渐成为建筑材料领域的研究热点。储热技术不仅可以降低建筑能耗,还可以减少环境污染。相变储能材料具有优异的储放热能力,是实现热能储存以及温度控制的重要技术手段,在建筑节能领域具有广阔的应用前景。该文主要综述了石膏基相变储能材料的研究进展;根据石膏基相变材料的不同,分析归纳了石膏基有机相变材料和石膏基复合相变材料;介绍了浸渍法、多孔材料吸附法、微胶囊法等制备石膏基复合相变储能材料的方法和机理及影响石膏基相变储能材料的因素;展望了石膏基相变储能材料的研究方向。

关键词：相变储能材料天然石膏磷石膏储放热建筑能耗

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非热等离子体强化Cu/γ-AlO催化CO温和加氢制甲醇的实验与动力学模拟研究

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煤炭学报 2024年

作者：陈玉民董永恒史承静孙龙坤朱丙鑫李冰刘洋周怀春中国矿业大学低碳能源与动力工程学院江苏省智慧能源技术与装备工程研究中心

CO2耦合绿氢制甲醇可同时实现CO2规模转化利用和绿氢储存，甲醇可作为绿色低碳燃料或工业平台产品大规模应用，对推动碳捕集、利用与封存（CCUS）技术进一步发展具有重要意义。非热等离子体（NTP）能在温和条件下活化CO2进行加氢反应，... 详细信息

CO2耦合绿氢制甲醇可同时实现CO2规模转化利用和绿氢储存，甲醇可作为绿色低碳燃料或工业平台产品大规模应用，对推动碳捕集、利用与封存（CCUS）技术进一步发展具有重要意义。非热等离子体（NTP）能在温和条件下活化CO2进行加氢反应，耦合催化剂后可实现甲醇等特定产物定向调控，但其反应机理亟待明确。基于此，结合介质阻挡放电（DBD）实验与连续脉冲等离子体反应动力学模拟，对NTP强化Cu/γ-Al2O3催化CO2加氢制甲醇反应机理和过程耦合规律进行研究。实验证明，NTP与10 wt.% Cu/γ-Al2O3耦合可在80 ℃、1 atm下实现18.74% CO2转化率和36.28% CH3OH选择性。放电参数在线监测和原位发射光谱（OES）测量结果表明，耦合Cu/γ-Al2O3后局部放电增强，使得平均电子能量和密度增加促进CO、H生成并参与表面反应而消耗，导致光谱强度减弱。进一步由敏感性和ROP分析发现，NTP中H、CO等活性物质通过CO2（S）+H→COOH（S）、CO+H（S）→HCO（S）、CO（S）+H→HCO（S）、CH3O（S）+H→CH3OH（S）等E-R反应替代对应高能垒L-H反应促进甲醇高效生成。分析反应路径得出，甲酸盐（HCOO*）路径是Cu/γ-Al2O3表面甲醇生成主要路径，其中反应CH3O（S）+H（S）→CH3OH（S）+Cu（S）是最大限速步，RWGS+CO氢化路径中通过CO2（S）→COOH（S）→CO（S）路线生成CO（S）并快速脱附为降低CH3OH选择性重要因素。不确定性分析表明，虽然提高CO2吸附速率可有效提高其转化率，但当H（S）不足时反而会增加CO选择性，最优CO2和H2吸附速率比为γH2/γCO2=7～8；提高CO（S）吸附稳定性并增强H2电子碰撞解离以促进H生成，可提高CO（S）→HCO（S）、CH3O（S）→CH3OH（S）等速率，协同实现27.4%、51%的CO2转化率和CH3OH选择性。

关键词：等离子体催化 CO 加氢绿色甲醇动力学计算发射光谱

铜蒸气对密封直流接触器氢-氮混合气体电弧特性的影响

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高电压技术 2024年

作者：程显张钰峥葛国伟秦聪陈鸿源郑州大学电气工程学院河南省输配电装备与电气绝缘工程技术研究中心

密封直流接触器开断过程电弧烧蚀触头产生的铜蒸气对氢-氮混合气体电弧特性及开断性能具有重要作用。本文依据平衡态等离子体理论计算出铜蒸气不同占比的氢-氮混合气体的各项物性参数，引入铜蒸气影响，建立了基于磁流体动力学理论的氢... 详细信息

密封直流接触器开断过程电弧烧蚀触头产生的铜蒸气对氢-氮混合气体电弧特性及开断性能具有重要作用。本文依据平衡态等离子体理论计算出铜蒸气不同占比的氢-氮混合气体的各项物性参数，引入铜蒸气影响，建立了基于磁流体动力学理论的氢-氮混合气体电弧模型，系统研究了铜蒸气在混合气体中占比、分布规律对燃弧特性、电弧发展演变特性等的影响规律。基于可拆卸腔体开展了实验验证，750V/250A密封直流接触器实验中电弧重击穿概率、熄弧时间变化等规律与理论分析结果基本吻合，验证了铜蒸气对燃弧特性的影响。研究表明：随着铜蒸气在混合气体中占比提高，燃弧过程电弧温度缓慢降低，熄弧时间逐步提高，重击穿概率增大，且铜蒸气不均匀分布比均匀分布熄弧时间有所降低。研究结果为混合气体直流燃弧特性和高可靠性密封直流接触器优化设计提供理论参考。

关键词：密封直流接触器铜蒸气氢-氮混合气体电弧燃弧特性

低气压条件下球-板间隙放电特性及放电电压校正方法

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高电压技术 2024年第8期50卷 3580-3588页

作者：涂弘仙方雅琪李恩文杨炳森方俊康张晓星湖北工业大学新能源及电网装备安全监测湖北省工程研究中心武汉430068 特高压电力技术与新型电工装备基础国家工程研究中心广州510663

随着我国对中西部地区能源开发力度的增大,超/特高压直流输电工程已经成为高海拔地区电能输送的主要途径。超/特高压直流输电工程换流站阀厅中存在大量球-板间隙,其空气间隙绝缘强度随海拔高度的增加而降低。为保障高海拔地区输电线路... 详细信息

随着我国对中西部地区能源开发力度的增大,超/特高压直流输电工程已经成为高海拔地区电能输送的主要途径。超/特高压直流输电工程换流站阀厅中存在大量球-板间隙,其空气间隙绝缘强度随海拔高度的增加而降低。为保障高海拔地区输电线路的绝缘安全,分别在武汉(海拔20 m)和昆明(海拔2100 m)地区对直径0.3~1.1 m球电极在1~3 m间隙下开展了正极性操作冲击放电试验,分析了气压、球电极尺寸、间隙距离对球-板间隙放电特性的影响,讨论了现有放电电压校正方法对高海拔地区球-板间隙的适用性。研究结果表明:现有标准中基于g参数的放电电压校正方法对于球-板间隙在低气压条件下的放电电压修正存在较大误差。最后基于放电物理过程和试验数据提出了改进的放电电压校正方法,可为合理确定低气压下球-板空气间隙取值、保障高海拔地区输电线路安全稳定运行提供依据。

关键词：球-板间隙高海拔操作冲击放电特性电压校正

10 MHz模块化DOS超短纳秒脉冲电源研究

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高电压技术 2024年

作者：程显王帅印陈硕吕彦鹏郑州大学电气与信息工程学院河南省输配电装备与电气绝缘工程技术研究中心

高频快前沿纳秒脉冲在电网设备检测、等离子体射流、材料优化改性等方面应用广泛。基于LC谐振升压和反向快速截断的二极管开断电路(Diode Opening Switch，DOS)可在不同应用场景下产生超短纳秒脉冲，但谐振网络振荡持续时间制约其运行... 详细信息

高频快前沿纳秒脉冲在电网设备检测、等离子体射流、材料优化改性等方面应用广泛。基于LC谐振升压和反向快速截断的二极管开断电路(Diode Opening Switch，DOS)可在不同应用场景下产生超短纳秒脉冲，但谐振网络振荡持续时间制约其运行频率理论极值，且高频输出下剧增的电阻损耗严重影响电源安全稳定运行。本文开展模块化频率叠加高频超短纳秒DOS电源拓扑研究，建立考虑二极管寄生参数的DOS电路模型，明确高电压增益谐振网络参数配置，减小开关导通/关断电压、电流应力；设计模块化磁隔离级联电路，探明隔离电感参数最优区间，实现单级模块高幅值运行；提出多级模块化频率叠加控制策略，提升电路能量转化效率，突破传统DOS电路高频运行极值。实验结果表明，单级运行时，输出脉冲幅值高达1 860 V（变比增益10.3），半高宽7.0 ns；在模块化运行下，能量转化效率提高320%，负载端脉冲波形重复频率高达10 MHz，实验结果与理论分析相符。

关键词： DOS 高增益超短纳秒脉冲 MHz重复频率能量效率

计及源荷不确定性的光/氢/储建筑能源系统高效热电协同智能调度

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工程热物理学报 2024年第7期45卷 1932-1940页

作者：孙立王显连苏志刚施娟大型发电装备安全运行与智能测控国家工程研究中心(东南大学能源与环境学院) 南京210018

光伏耦合燃料电池热电联产技术在低碳建筑能源系统中具有广泛的应用前景。然而,该系统的热电协同调度面临多能流、强耦合及源荷不确定性的问题。为解决该问题,本文建立了新型建筑能源系统的多能耦合模型,构造了以日内综合能耗最优为目... 详细信息

光伏耦合燃料电池热电联产技术在低碳建筑能源系统中具有广泛的应用前景。然而,该系统的热电协同调度面临多能流、强耦合及源荷不确定性的问题。为解决该问题,本文建立了新型建筑能源系统的多能耦合模型,构造了以日内综合能耗最优为目标、以电热供需平衡及储能容量边界为约束条件的优化问题。通过在多组随机光伏出力及电热负荷下训练神经网络,本文提出一种改进的深度强化学习(深度确定性策略梯度, DDPG)算法,实现电/热储能设备可充放区间的快速评价及热电协同调度的快速决策。仿真结果表明,本文提出的改进DDPG算法在典型日场景下的训练收敛速度显著提升,并使热电协同调度综合能耗降低10.36%。基于60组具有10%-30%不确定区间的随机源荷场景仿真结果表明,相比于传统DDPG、基于规则的方法和动态规划方法,本文提出的改进DDPG算法可实现近似理论极限的调度结果,提高了系统对不确定性的鲁棒性和适应性。

关键词：建筑能源系统深度强化学习燃料电池热电协同调度光伏发电