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电流密度和运行温度对PEM水电解制氢能耗的影响

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新能源进展 2024年第1期12卷 35-39页

作者：朱宁伟赵京辉谢海洋宋学平吉力强郭辉进安泰环境工程技术有限公司北京100081

质子交换膜(PEM)水电解制氢技术是采用绿电制取绿氢的重要方法,对我国实现双碳目标具有重要意义。优化运行参数是降低PEM水电解制氢系统能耗的一种重要途径。建立一套工业级PEM水电解制氢实验装置,通过现场实验,考察电流密度和运行温度... 详细信息

质子交换膜(PEM)水电解制氢技术是采用绿电制取绿氢的重要方法,对我国实现双碳目标具有重要意义。优化运行参数是降低PEM水电解制氢系统能耗的一种重要途径。建立一套工业级PEM水电解制氢实验装置,通过现场实验,考察电流密度和运行温度对PEM水电解制氢系统能耗的影响,探讨优化运行参数降低运行能耗的方法。结果表明,当电流密度为0.2~1.4 A/cm^(2)、运行温度为20~60℃,PEM水电解制氢系统单位能耗分别与电流密度、运行温度负相关。提高运行温度会引起电解电压下降,系统单位直流能耗显著降低。提高电流密度会造成系统单位直流能耗升高,而单位交流能耗降低。

关键词：质子交换膜水电解电流密度运行温度能耗

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活性弹丸超高速撞击蜂窝夹芯板双层结构的损伤特性

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爆炸与冲击 2024年第7期44卷 81-94页

作者：任思远武强张品亮宋光明陈川龚自正李正宇北京卫星环境工程研究所北京100094 可靠性与环境工程技术国防科技重点实验室北京100094

为了研究蜂窝夹芯板双层结构在活性弹超高速撞击下的损伤特性,制备了PTFE(polytetrafluoroethylene)/Al/Cu柱形活性弹丸,利用二级轻气炮对蜂窝夹芯板双层结构靶开展超高速撞击实验,采用超高速摄像机记录了活性弹撞击蜂窝板的碎片云演化... 详细信息

为了研究蜂窝夹芯板双层结构在活性弹超高速撞击下的损伤特性,制备了PTFE(polytetrafluoroethylene)/Al/Cu柱形活性弹丸,利用二级轻气炮对蜂窝夹芯板双层结构靶开展超高速撞击实验,采用超高速摄像机记录了活性弹撞击蜂窝板的碎片云演化过程,分析了蜂窝板的穿孔特性和结构内部各组件的损伤特征;数值模拟了撞击过程,分析了活性弹丸的超高速侵爆效应,获得了碎片云的膨胀运动规律,揭示了活性弹丸冲击-爆轰耦合效应对靶板的损伤机理。结果表明:活性弹丸在蜂窝板上形成较小的入射孔和较大的出射孔,出射孔直径随着撞击速度的提高而增大;蜂窝夹芯板入射孔、出射孔和蜂窝芯穿孔直径随着活性弹体质量的增加而增大,入射孔直径不受蜂窝板厚度和蜂窝芯胞格直径的影响,出射孔和蜂窝芯穿孔直径随着蜂窝板厚度的增大先增大后减小,随着蜂窝芯胞格直径的增大而增大;活性弹产生具有较高膨胀速度的高温碎片云,其膨胀速度随着撞击速度的提高而提高。活性弹的冲击-爆轰耦合效应增大了结构内部组件的毁伤面积。在2~6 km/s速度范围内,活性弹在蜂窝板上形成的出射孔直径约为铝合金弹的1.3~1.8倍,碎片云的膨胀速度是铝合金弹的1.8~3.2倍。相较于铝合金弹丸,活性弹丸增大了蜂窝夹芯板双层结构内部和后板的毁伤面积,提高了毁伤效能。

关键词：活性弹丸超高速撞击碎片云损伤特征冲击-爆轰耦合效应

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近地小行星材料特性对激光烧蚀驱动效率的影响试验分析

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深空探测学报（中英文） 2024年第2期11卷 203-210页

作者：宋光明任思远龚自正张品亮陈川武强曹燕北京卫星环境工程研究所北京100094 可靠性与环境工程技术重点试验室北京100094

基于激光驱动效果和小行星材料特性密切相关的问题,针对脉冲激光对近地小行星物质的烧蚀驱动效率开展了试验研究,选用不同材质、孔隙率的类小行星试验样品,开展了冲量耦合规律测量试验。试验结果表明:在脉冲激光烧蚀的作用下,C型小行星... 详细信息

基于激光驱动效果和小行星材料特性密切相关的问题,针对脉冲激光对近地小行星物质的烧蚀驱动效率开展了试验研究,选用不同材质、孔隙率的类小行星试验样品,开展了冲量耦合规律测量试验。试验结果表明:在脉冲激光烧蚀的作用下,C型小行星比S型小行星具有更高的冲量耦合效率;随着小行星孔隙率的升高,冲量耦合效率降低,激光烧蚀驱动的效率下降。此外,还对激光烧蚀类小行星物质质量变化的规律进行试验,试验结果表明存在使得小行星质量烧蚀效率最佳的激光功率密度。对于需长期预警时间的威胁小行星,在烧蚀驱动偏转其轨道的同时,以最快的速率减少其质量,可进一步提升防御效率,实现防御的目的。

关键词：激光驱动烧蚀小行星孔隙率预警时间

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溶剂低压过热蒸汽热裂解塑料制油过程特性

化工进展 2024年第6期43卷 3420-3429页

作者：赵培涛傅彬彬赵泉左武周海云韩东太中国矿业大学低碳能源与动力工程学院江苏徐州221116 江苏省环境工程技术有限公司江苏南京210000

低碳清洁处理塑料垃圾对环境保护和循环经济发展具有重要意义。本文提出了一种在低压过热溶剂蒸汽体系中高效热裂解液化塑料的方法,以聚丙烯(PP)和高密度聚乙烯(HDPE)为原料,研究了塑料在溶剂低压过热蒸汽环境中(≤5MPa)热裂解液化过程... 详细信息

低碳清洁处理塑料垃圾对环境保护和循环经济发展具有重要意义。本文提出了一种在低压过热溶剂蒸汽体系中高效热裂解液化塑料的方法,以聚丙烯(PP)和高密度聚乙烯(HDPE)为原料,研究了塑料在溶剂低压过热蒸汽环境中(≤5MPa)热裂解液化过程特性,并提出了两种塑料热液化过程中的降解机制。结果表明:低压有机溶剂蒸汽体系能在相对温和的条件下实现塑料的高效液化,330℃是本研究中实现塑料快速热裂解液化的起始温度。在此温度下,PP在甲醇、乙醇、丙酮中的热裂解液化率均为100%,HDPE在三种溶剂中的热裂解液化率分别为100%、72.9%和71.03%。在本研究条件下,塑料液化中小分子更容易发生缩聚反应,放出大量热并使反应体系温度出现不同幅度的飞升,从而为塑料进一步解聚为小分子提供能量,提高塑料的热裂解液化率。PP热裂解液化油中含氧化合物的质量分数大于40%,而HDPE的热裂解液化油中氧化物含量低,且烃类的质量分数大于80%,作为燃料使用的潜力大。

关键词：塑料溶剂低压过热蒸汽热裂解液化回收碳氢化合物

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中国钢铁行业CO_(2)排放特征和减排路径研究——基于ARIMA-LEAP模型

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中国环境科学 2024年第6期44卷 3531-3543页

作者：陈浩胡静茹王寿兵张挺峰方锴复旦大学环境科学与工程系上海200433 宝钢工程技术集团有限公司上海201900

为了消除对于未来粗钢、钢材以及生铁产量预测主观性,基于时间序列中的ARIMA模型,对未来相关产量进行客观预测,构建了中国钢铁行业ARIMA-LEAP模型,并以2020年为基准年,每5a为时间节点,研究了2020~2030年中国钢铁行业不同情景下全流程及... 详细信息

为了消除对于未来粗钢、钢材以及生铁产量预测主观性,基于时间序列中的ARIMA模型,对未来相关产量进行客观预测,构建了中国钢铁行业ARIMA-LEAP模型,并以2020年为基准年,每5a为时间节点,研究了2020~2030年中国钢铁行业不同情景下全流程及各工序的CO_(2)排放情况.在技术进步中考虑了氢还原炼铁技术,在能源结构调整中考虑了发电方式调整,在此基础上分别设置了4种单一情景和4种组合情景来研究其减排潜力.结果表明,4种组合情景下的含有规模减排的3种组合情景CO_(2)减排潜力均高于单一情景.其中SUR+TER､SUR+STR和综合减排情景可以在2030年实现达峰,达峰年均为2021年,达峰时CO_(2)排放量分别为13.225亿t､13.359亿t和13.289亿t.单一情景中相较于基准情景CO_(2)减排量由高到低依次为:规模减排情景(SUR)、结构减排情景(STR)、技术减排情景(TAR),在2030年相对于基准情景的减排量分别为493.1Mt、247.8Mt以及105.1Mt.借助LEAP模型的能源核算以及CO_(2)排放核算功能,研究了综合减排情景下2020~2030年不同工序,不同能源的CO_(2)排量,其中CO_(2)排放较多的3个工序为炼铁､轧钢以及烧结工序,产生CO_(2)较多的4种能源为洗精煤、喷煤粉、电力以及焦炭,其中洗精煤CO_(2)排放量更是达到10Bt级,而其余3种能源也达到Bt级.确定了中国钢铁行业CO_(2)排放特征.对技术减排以及结构减排成本进行简单比较,制定中国钢铁行业CO_(2)减排路径.

关键词： LEAP模型钢铁行业 CO_(2) 排放特征减排路径情景分析

微气泡O_(3)/H_(2)O_(2)深度处理某树脂厂二级出水效果与机制

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环境工程技术学报 2024年第4期14卷 1158-1166页

作者：陈洋倪鹏飞吴春笃张波征晓勇江苏大学环境与安全工程学院常州江苏大学工程技术研究院江苏环川环境工程有限公司

针对传统生物降解对树脂废水中苯系物、聚乙烯醇等大分子有机物降解效果不好、达不到排放标准的问题,构建微气泡O_(3)/H_(2)O_(2)体系,对某树脂厂二级出水进行深度处理。对比了微气泡O_(3)曝气与普通O_(3)曝气的化学需氧量(COD)降解效果... 详细信息

针对传统生物降解对树脂废水中苯系物、聚乙烯醇等大分子有机物降解效果不好、达不到排放标准的问题,构建微气泡O_(3)/H_(2)O_(2)体系,对某树脂厂二级出水进行深度处理。对比了微气泡O_(3)曝气与普通O_(3)曝气的化学需氧量(COD)降解效果,考察了进气O_(3)浓度、H_(2)O_(2)浓度、初始pH对微气泡O_(3)/H_(2)O_(2)体系降解COD效果的影响,通过总有机碳验证体系的矿化效果,通过电子顺磁共振谱仪(EPR)检测微气泡O_(3)/H_(2)O_(2)体系中的活性物质,最后通过气相色谱质谱联用仪(GC-MS)分析降解前后废水中主要有机物的种类,并对微气泡O_(3)/H_(2)O_(2)体系降解COD的机制与路径进行分析。结果表明:1)微气泡O_(3)/H_(2)O_(2)体系中微气泡粒径主要分布在10~50μm,平均粒径为32.82μm;与普通O_(3)曝气方式进行对比,微气泡O_(3)体系对COD降解率更高,说明微气泡可以延长O_(3)气泡上升时间,增加O_(3)气泡比表面积,提高O_(3)传质系数和利用率。2)微气泡O_(3)/H_(2)O_(2)体系降解COD,当O_(3)浓度为60 mg/L、H_(2)O_(2)浓度为29.37 mmol/L、pH为7时,反应60 min后,微气泡O_(3)/H_(2)O_(2)体系对树脂厂二级出水的COD降解率为89.53%,处理后出水COD为15.05 mg/L,可达到GB 31572—2015《合成树脂工业污染物排放标准》。3)EPR试验表明,H_(2)O_(2)可以促进微气泡O_(3)体系产生更多的超氧自由基(·O_(2)^(-))和羟基自由基(·OH),从而提高体系的氧化能力和对COD的降解效果。根据GC-MS结果推断O_(3)/H_(2)O_(2)体系降解COD的可能路径,即树脂厂二级出水以长链烷烃和环烷烃类为主的大分子物质在O_(3)的作用下断链、开环,在·OH等自由基的作用下矿化或降解为以小分子有机酸为主的小分子物质。

关键词：微气泡O_(3) 过氧化氢(H_(2)O_(2)) 羟基自由基(·OH) 有机物树脂废水深度处理

典型有机化工厂污染地块氯代烃分布特征及基于蒙特卡洛模拟的风险评估

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环境工程技术学报 2024年第1期14卷 98-111页

作者：周礼洋上海申环环境工程有限公司上海建工环境科技有限公司

以长三角某典型有机化工地块为研究对象,采集651个土壤样品和30个地下水样品,研究氯代烃(CAHs)在环境中的污染程度及其空间分布特征,结合蒙特卡洛模拟方法分析土壤和地下水中CAHs的健康风险概率。结果表明:大部分CAHs浓度呈偏正态分布,... 详细信息

以长三角某典型有机化工地块为研究对象,采集651个土壤样品和30个地下水样品,研究氯代烃(CAHs)在环境中的污染程度及其空间分布特征,结合蒙特卡洛模拟方法分析土壤和地下水中CAHs的健康风险概率。结果表明:大部分CAHs浓度呈偏正态分布,浓度随着深度增加整体逐渐降低,土壤和地下水中三氯乙烯的污染程度最严重,污染羽主要集中在地块西南部和西北部。三氯乙烯和氯仿是造成健康风险的主要污染物,土壤中三氯乙烯致癌风险大于10^(-6)的概率为87.2%,危害商大于1的概率为71.76%,氯仿危害商大于1的概率为81.28%。每日土壤摄入量对土壤致癌风险的敏感性最大(31.9%),皮肤表面黏性系数对地下水致癌风险和危害商的敏感度最大,分别为16.9和23%。吸入室内空气中来自下层土壤的气态污染物是造成土壤致癌和非致癌风险的主要暴露途径,吸入室内来自地下的气态污染物途径是造成地下水致癌和非致癌风险的主要暴露途径。

关键词：氯代烃污染特征健康风险概率蒙特卡洛模拟

ZnO促进多级孔ZIF-8衍生Co-Ni-N-C活化PMS降解水中左氧氟沙星

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化工进展 2024年

作者：景凌云刘莎莎张泽强刘光龙蒋莉孙志丽胡叶强郝鹏波郑银琴杨辉兰州理工大学石油化工学院甘肃经纬环境工程技术有限公司甘肃省生态环境工程评估中心

ZIF-8（Zeolitic Imidazolate Framework-8）作为一种典型的微孔材料，孔结构单一，金属负载量有限，影响其催化降解性能。添加ZnO作为模板可以有效调节ZIF-8的孔径大小和孔结构，同时具有大比表面积、高金属负载量以及丰富的孔道结构... 详细信息

ZIF-8（Zeolitic Imidazolate Framework-8）作为一种典型的微孔材料，孔结构单一，金属负载量有限，影响其催化降解性能。添加ZnO作为模板可以有效调节ZIF-8的孔径大小和孔结构，同时具有大比表面积、高金属负载量以及丰富的孔道结构等特点。通过采用SEM、ICP-OES和BET等表征手段对材料的形貌结构、化学成分以及双金属负载量进行了详细分析。表征测试结果显示，加入ZnO模板后衍生得到的多级孔（微/介孔）Co-Ni-N-C材料中，双金属元素呈现高度分散的状态，不易发生团聚，并含有丰富的活性位点。降解实验研究结果表明，在Co-Ni-N-C及过氧单硫酸盐（PMS）投加量为0.30 g/L，pH=9的条件下，在t=30 min时对左氧氟沙星（LEV）的降解率最高可达到97.02%。在Co-Ni-N-C/PMS催化体系中，产生的羟基自由基（·OH）、硫酸盐自由基(SO4·-)、超氧自由基(·O2–)和单线态氧(1O2)等活性物种与水中的LEV发生化学反应，导致LEV的分解或转化为其他物质，使其成为较小的分子或无害的化合物。

关键词： ZIF-8 ZnO模板过氧单硫酸盐多级孔结构左氧氟沙星

活性弹丸超高速撞击蜂窝夹芯板双层结构的损伤特性研究

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爆炸与冲击 2024年

作者：任思远武强张品亮宋光明陈川龚自正李正宇北京卫星环境工程研究所可靠性与环境工程技术国防科技重点实验室

为了研究蜂窝夹芯板双层结构在活性弹超高速撞击下的损伤特性，制备了PTFE/Al/Cu柱形活性弹丸，利用二级轻气炮对蜂窝夹芯板双层结构靶开展超高速撞击实验。利用超高速摄像机记录撞击过程，获得了活性弹撞击蜂窝板的碎片云演化过程；通... 详细信息

为了研究蜂窝夹芯板双层结构在活性弹超高速撞击下的损伤特性，制备了PTFE/Al/Cu柱形活性弹丸，利用二级轻气炮对蜂窝夹芯板双层结构靶开展超高速撞击实验。利用超高速摄像机记录撞击过程，获得了活性弹撞击蜂窝板的碎片云演化过程；通过回收靶板，分析了蜂窝板的穿孔特性，获得了结构内部各组件的损伤特征；对撞击过程进行了数值模拟，结合实验与数值模拟结果，分析了活性弹丸的超高速侵爆效应，获得了碎片云膨胀运动规律，揭示了活性弹丸冲击-爆轰耦合效应对靶板的损伤机理。结果表明：活性弹丸的冲击起爆特性可以对蜂窝板形成较小的入射孔和较大的出射孔，出射孔直径随着撞击速度的提高而增大；在活性弹撞击下，蜂窝夹芯板入射孔、出射孔和蜂窝芯穿孔直径随着活性弹体质量的增加而增大，入射孔直径不受蜂窝板厚度影响，出射孔直径和蜂窝芯穿孔直径随着蜂窝板厚度的增大先增大后减小，入射孔不随蜂窝芯胞格直径增大而变化，出射孔和蜂窝芯穿孔随着蜂窝芯胞格直径增大而增大；活性弹可以产生具有较高膨胀速度的高温碎片云，且碎片云膨胀速度随着撞击速度的提高而提高。活性弹的冲击-爆轰耦合效应增大了对结构内部组件的毁伤面积。在2～6km/s速度范围内，活性弹对蜂窝夹芯板形成的出射孔直径约为铝合金弹的1.3～1.8倍，碎片云的膨胀速度是铝合金弹的1.8～3.2倍。相比于铝合金弹丸，活性弹丸增加了碎片云对蜂窝夹芯板双层结构内部和后板的毁伤面积，提高了毁伤效能。

关键词：活性弹丸超高速撞击碎片云损伤特征冲击-爆轰耦合效应