ISSN 2095-560X
CN 44-1698/TK
CONDEN XJIIA8
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热电材料—即实现热能和电能之间直接相互转换的一类功能材料，提供了一种制冷或发电的新方法—在解决能源和环境危机问题上正在扮演越来越重要的角色。传统的三维材料中，由于几个决定热电性能的关键物理参数相互关联，使得现有热电材料很难获得较高热电优值（ZT）。金属氧化物热电材料由于其良好的耐高温性能，是中高温区使用的理想候选者。如果能提高氧化钛基化合物的热电优值，那么氧化钛基化合物将是一类非常优秀的热电材料，因为其不仅具有优良的化学稳定性和热稳定性，而且原材料丰富、不含有毒元素以及制备工艺简单。纳米化能显著降低材料的热导率，是最近二十年提高热电性能的一条主要途径。同时，通过界面和化学组成调控增加与电学性能相关的功率因子也是一种继续提高热电性能的重要方法。本文综述了我们近期对氧化钛基热电材料的研究成果，包括对钛酸盐纳米管较大赛贝克（Seebeck）系数的实验发现，提出利用一维纳米材料独特的空心结构和纳米管层状特殊构造，将两个相关联的物理参数（热导率和电导率）分别调控；通过合成氧化钛基纳米复合材料，研究界面对载流子和声子散射的作用，提出通过载流子能量过滤效应提高其热电性能；采用尿素燃烧法和高温烧结等方法合成具有纳米结构和化学组成调控的氧化钛基化合物，认识化学组成以及界面对声电输运的作用规律；最后介绍能显著提高热电材料功率因子的载流子非对称迁移的理论。
常规光伏系统设计多以获取最大电能为目标，而对于非均衡负载独立光伏系统，为满足各时间段负载正常供电不得不提高整体光伏发电系统的容量，而导致大量能量浪费。本文剖析了独立光伏发电系统内部各模块间的匹配关系，特别考虑非均衡负载对系统参数设计的影响，在此基础上构思独立光伏系统参数设计新方法，以提高光伏系统的可靠性和经济性的匹配。新算法能同时适应均衡负载和非均衡负载系统的参数设计。本文最后，利用该算法，对广州某一非均衡负载的独立光伏发电系统进行了参数设计，并做了分析和对比。
染料敏化太阳电池（DSCs，dye-sensitized solar cells）近年已经成为一个研究热点。而电解质对电池的效率和稳定性起着重要的作用。目前常用的乙腈基液态电解质存在封装和泄漏的问题，尤其是在高温下。将准固态聚合物电解质应用到 DSCs 中可以有效解决应用液态电解质遇到的封装难稳定性差等问题，因而近年来，对准固态电解质的研究引起了广泛关注。本文综述了准固态电解质的研究进展，根据固化方式的不同将准固态电解质分为：有机小分子凝胶电解质、聚合物凝胶电解质和添加纳米粒子的凝胶电解质；讨论了每种准固态电解质的特点及存在的问题；最后对准固态电解质的发展进行展望。
光伏电站接入配电网后，在改变电网原有拓扑结构和潮流方向的同时，其电能输出特性直接影响到电网的电能质量。为保障现有电网的安全稳定，更好利用太阳能，在光伏电站接入系统前的设计阶段需对光伏发电接入系统进行电能质量评估。结合实际工程案例，以某MW级分布式光伏电站为研究对象，根据分布式光伏电站接入电网时的电能质量要求，基于Matlab/Simulink仿真平台进行建模，对并网电能质量进行评估计算，并进行相应的分析。计算结果表明：该分布式光伏电站接入点符合电能质量要求，允许接入系统。
由于生物质能源具有储量大、分布广、可再生等特点而被人们开发为煤、石油、天然气等化石燃料的替代能源，将木质纤维素转化为燃料乙醇是生物质能源开发利用的一个重要方向。纤维素、半纤维素和木质素是组成木质纤维素的主要成分，它们之间通过共价和非共价键结合形成致密的结构，阻碍了酶对木质纤维素的降解，因此在将木质纤维素酶解发酵之前必须进行预处理。本文综述了生物法、物理法、化学法和物理化学法四大类预处理技术及其相关原理并对木质纤维素预处理技术发展前景作了展望。
以低聚糖为代表的各类半纤维素小分子衍生糖具有特殊的生物学功能，其制备的关键步骤之一是分离纯化。本文总结了半纤维素小分子衍生糖种类及其制备方法，重点对现有分离纯化方法进行了综述和分析，相关问题的探讨对于高温液态水法制备半纤维素小分子衍生糖具有重要参考价值。
分别采用NaOH（0.45 mol/L aq.）、HCl（0.034 mol/L aq.）和高温液态水（LHW）三种方法对甘蔗渣进行预处理，并对其组分变化和酶解效果进行了比较。NaOH预处理方法获得最高的木质素去除率，达91.1%，糖损失率达23.5%；HCl和LHW预处理结果类似，木聚糖溶解率分别为85.2%和79.7%，糖损失率均约为15%，木质素去除率均小于16%。三种方法处理的甘蔗渣经纤维素酶水解后得到总单糖（葡萄糖 + 木糖）浓度分别为38.7 g/L（NaOH）、16.1 g/L（HCl）和15.6 g/L（LHW）。综合比较预处理和酶水解工艺，NaOH水溶液预处理法的糖回收率最高，其次为HCl水溶液预处理法，LHW预处理法的糖回收率最低。作为描述纤维素酶反应动力学的有力工具，类分形理论的研究表明，各种预处理后底物的不规则性依次为：HCl＞LHW＞NaOH，其与酶的有效吸附大小依次为：NaOH＞HCl＞LHW。
通过固定培养基中其它成分的含量，考察变化的成分含量对巴夫杜氏藻生长的影响，以期获得适宜生长的最佳单一养分浓度。结果表明，硝酸钠和氯化钠在实验浓度范围内（0.042 g/L ~ 1.68 g/L和14.615 g/L ~ 175.38 g/L）对巴夫杜氏藻的生长有显著影响，碳酸氢钠、氯化钾、硫酸镁、氯化钙、柠檬酸铁、A5溶液和pH值对藻生长影响较小。可以通过调控硝酸钠和氯化钠的浓度来促进巴夫杜氏藻的生长。
基于单一流化床两步气化法，以煤作为热载体和发热体，水蒸气为气化剂，CaO为催化剂，在自行研制的流化床热态装置上对生物质（锯木）气化制备燃气进行了研究。探讨了温度和水蒸气与锯木比对燃气组分和低位热值的影响。在所研究的操作参数范围内，（H2 + CO）含量为67.58% ~ 74.9%，燃气低位热值为10719.09 kJ/Nm3 ~ 12002.44 kJ/Nm3。实验结果表明，含少量N2的中热值燃气可以被获得，H2和CO是燃气中最主要的两种气体。随着温度的升高，燃气中H2和CO含量增加，而CH4和CO2含量及燃气低位热值则呈现下降趋势。随着水蒸气与锯木比的增加，燃气中H2和CO2含量增加，而CH4和CO含量则相应的减小。
从20世纪80年代开始，墨西哥湾的水合物研究经历了水合物发现阶段、浅表层水合物研究阶段和水合物资源勘探阶段等3个阶段，特别是2005年“联合工业计划”的实施，为这一区域的水合物研究提供了大量的地质、地球物理和地球化学等资料，使其成为目前海域水合物研究的前沿区域。本次研究采用水合物油气系统的思路和工作方法，通过资料的调研、总结和对比，详细描述并刻画了水合物稳定条件、气体组分和来源、有利沉积体类型和特征、含气流体运移通道等4个要素。研究结果表明，墨西哥湾陆坡区域温度和压力等条件非常适于水合物的形成，热成因气和生物成因气都可以作为水合物的气体来源，有利的深水沉积体（如水道、天然堤、块体流沉积体等）提供了潜在的储集类型和聚集空间，盐底辟、断层、倾斜的地层及网状裂隙等为含气流体的运移提供了有利的通道。作为一种全面和系统的研究思路和工作方法，水合物油气系统既考虑了水合物形成时的物理化学条件，又注重实际的地质背景，可以作为海域水合物成藏潜力的快速评价方法。然而，要对重点区域进行水合物矿体描述、不均匀性分布控制因素等方面的分析，开展精细的沉积学解剖和流体运移的分析，是研究的重点。因此，将“水合物识别标志”、“有利沉积体展布”和“流体运移通道”三者有机地结合在一起，是今后海域水合物资源勘探、矿体精细描述和科学评价的发展方向。
增强型地热系统（EGS）是指采用人工方法在地下3 ~ 10 km内的干热岩体中形成储层、通过灌输采热流体以开采出干热岩中热能用于地面发电的地热利用系统，是一种极富潜力的可再生清洁能源利用技术。循环流体在地下热储中的流动与换热对EGS的采热性能有重要影响。本文首先对EGS数值模型进行了综合评述，然后基于一套自主开发的三维瞬态数值模型模拟了不同渗流条件下EGS地下热储内的热流过程。通过对模拟结果的分析，揭示了均匀压裂的人工热储中流体短路的形成机理，并通过对比双井和三井系统中流场和局部地热开采率分布，结合当前钻井工艺和裂隙激发技术水平，探讨了抑制流体短路、优化EGS采热性能的可能方案。
