ISSN 2095-560X
CN 44-1698/TK
CONDEN XJIIA8
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CONDEN XJIIA8
高效利用纤维素制备燃料及化学品对人类的可持续发展具有重要的意义。通过化学转化，可以将纤维素转化为一系列的小分子有机物，作为平台化合物制取生物质基液体燃料或材料。本文综述了利用化学方法直接转化纤维素制备小分子化学品（5-羟甲基糠醛、乳酸、乙二醇、山梨醇和异山梨醇）的研究进展，并对后续研究进行了展望。
本研究以NaOH-乙醇水溶液为溶剂体系对竹木质素进行热降解，主要考察了NaOH浓度、反应温度、反应时间、乙醇用量等条件对竹木质素降解转化为酚类化合物的影响。通过GC-MS及FT-IR对降解产物进行分析检测，得出最佳反应条件为：竹木质素5 g，NaOH浓度（基于乙醇水溶液）20 g/L，乙醇10 mL，反应时间2 h，反应温度240℃。在此条件下，降解产物中总的酚类化合物的相对峰面积为73.88%，残渣率为30.67%。竹木质素的降解主要产物是酚类化合物：苯酚（17.98%）、2-甲氧基苯酚（16.49%）及1,2-苯二酚（10.03%）。与现有文献相比，本文竹木质素在碱性乙醇溶剂体系中降解能够获得较高产量的酚类化合物，有望实现竹木质素的高值化利用。
针对工业生产中采用稀硫酸催化玉米芯水解制备糠醛存在催化剂毒性大、腐蚀及污染严重等问题，本研究尝试采用酸式盐催化玉米芯水解制备糠醛。通过单因素试验研究了催化剂种类、反应时间、反应温度对糠醛得率的影响。确定了制取糠醛的最佳工艺条件为硫酸氢钠作催化剂、反应时间90 min、反应温度190℃，此条件下糠醛的得率达39.91%。
研究了玉米秆和稻壳在固体浓度为6%时的高温（50℃）发酵性能，并分析了发酵过程中氨氮浓度、碱度及挥发性脂肪酸等参数的变化情况。结果表明，玉米秆和稻壳的挥发性物质产甲烷率接近，分别为（157.67 ± 3.00）mL/g VS和（155.83 ± 6.25）mL/g VS，挥发性物质去除率分别为（53.38 ± 0.81）% 和（42.67 ± 0.3）%。但稻壳相比于玉米秆无需粉碎，降低了输入能耗。发酵过程中氨氮浓度及挥发性脂肪酸数值低于抑制浓度，且碱度对发酵系统酸浓度变化具有很好的缓冲能力，可见玉米秆和稻壳适宜作为沼气工程的原料，并可在6%的固体浓度及高温条件下稳定发酵。
在亚洲最大的50 MW生物质循环流化床直燃锅炉上进行了掺烧防腐蚀剂的燃烧试验，防腐蚀剂采用多孔膜结构，主要成分是MgO、高岭土、活性Al2O3和发泡剂，试验结果表明：掺烧防腐蚀剂不会降低锅炉热效率，且能够有效地降低飞灰中K、Cl元素的含量，将其固留在炉渣中。当防腐蚀剂添加量占总燃料质量的3%时，飞灰中的K元素含量由7.62%下降为5.69%，Cl元素含量由3.86%下降为2.35%；而炉渣中的K元素含量由4.03%上升为4.71%，Cl元素含量由756.58 mg/kg上升为1 121.31 mg/kg；同时烟气中的HCl排放量由25 mg/Nm3下降为15 mg/Nm3，NO含量由268 mg/Nm3上升为309 mg/Nm3。
实验研究了广东省典型农业生物质稻杆、甘蔗渣/叶的燃烧结渣特性。采用GB/T212-2001和ASTM E1755标准进行灰化实验，采用角锥法和一步法检测生物质的熔融特性。实验结果证实ASTM的低温灰化标准更适合稻杆类高无机盐含量的生物质原料。稻杆中碱金属氧化物含量达20%以上，是导致灰渣粘结和熔融的主要因素。由于角锥法灰熔点检测法提前将部分碱金属和Cl元素转化和析出，导致检测结果远高于实际燃烧的熔融温度；相比而言，一步法更具有直观性和指导作用。通过一步法实验获得稻杆临界结渣温度为700℃ ~ 750℃，甘蔗渣为850℃ ~ 900℃，甘蔗叶为900℃ ~ 950℃。CaO和Al2O3添加剂对于生物质燃烧过程具有一定的抗结渣功能，CaO通过与SiO2 (s) 反应生成高熔点的固态Ca3Si2O7 (s) 和MgOCa3O3Si2O4 (s)，因此能消耗物料周围的SiO2 (s)，抑制低温共融；Al2O3则通过生成高熔点温度的固态KAlSiO4和固态KAlSi2O6，减少低温共熔现象的发生。
为了实现潮流能和风能的互补利用，设计一种新式潮流电站载体平台，实现了对潮流水轮机和风能发电模块的搭载，构建了600 kW独立电力系统。基于新式潮流电站载体，考虑水轮机受力和环境的影响，分析发电装置的稳性，并应用有限元软件ANSYS对新式结构建模，分析了装置的耐波性。本研究将为多能互补潮流发电装置研究、开发和建设提供参考和借鉴。
增强型地热系统是采用人工形成地热储层的方法，从低渗透性岩体中经济地采出相当数量深层热能的人工地热系统。法国苏尔士（Soultz）地热项目已有20多年开发研究历史，但前人尚未对开发过程中的关键问题进行深入探讨，对其成功经验也未进行系统总结归纳。本文通过回顾其发展历程，总结该项目在钻井、储层激发、水力循环测试和储层监测方面的成功经验，同时提炼出地热开发中遇到的储层建设和井下泵设备等方面的问题，并指出数值模拟在地热开发过程应用方面的启示。苏尔士地热项目开发吸取了其他早期地热田的经验和教训，成功地建造了商业规模的人工激发储层，产生了大量的科研成果和先进技术，对后续开发的地热项目有重要指导意义。
由于岩石构造不同、天然裂隙的差异以及压裂过程的随机性等因素，增强型地热系统（EGS）人工热储通常具有较强的非均质性。探究热储的非均质性对EGS热开采过程的影响，对EGS性能预测与分析评价有重要意义。论文考虑到热储沿深度方向的非均质性，基于等效分层多孔介质物理模型，并使用自主开发的EGS数值模型，模拟了多个具有分层热储EGS的长期运行过程，发现热储深度方向上非均质性对热能的开采影响显著，而流量分布的不均匀性是导致系统采热性能下降的主要原因。为了方便分析和评价，我们建立一种新的定量化描述热储非均质性的方法，然后基于更多的非均质热储EGS算例结果，拟合得到EGS采热性能与热储非均质性的定量关系式。
为研究并开发高性能的吸附剂，本文以CaCl2和杉木木屑为原料，采用炭化活化造孔的方法制备复合吸附剂，考察了炭化活化温度对复合吸附剂性能的影响，炭化活化温度分别选择400℃、500℃、600℃和700℃。扫描电镜照片和元素分布图表明，复合吸附剂具有发达的孔隙结构而且CaCl2分布均匀。NH3吸附性能实验表明，吸附剂4 h的NH3吸附量随炭化活化温度的升高而增加。而对于吸附制冷而言，500℃炭化活化温度下制备的复合吸附剂具有最好的性能，其30 min的吸附量达到0.488 g/g。
以TiO2为载体制备了TiO2-Cu[HgI4]纳米复合材料，利用HRTEM、XRD、DSC、UV-Vis等方法对该材料的结构及其热致变色性能进行了研究。研究表明，TiO2-Cu[HgI4]纳米复合材料具有较好的热致变色性能，随着nTiO2/nCu[HgI4]摩尔比值的增大，其可见光吸收性能增强，相变温度也相应升高。
锂离子电池在充放电过程中产生的热量主要为两部分，即因电化学反应而产生的可逆热和由极化产生的不可逆热。若电池内部温度达到82℃以上时，钴酸锂电池材料将发生热分解，引发一系列不可控化学反应，释放出大量的反应热。本论文在可逆热和不可逆热的基础上，耦合电池材料分解热，采用有限元技术，模拟锂离子电池在充放电过程中不同对流条件以及不同外界温度下电池内部温度的变化，为揭示锂离子电池热失控机制提供理论依据。
本文研究了甲基磺酸和硫酸混酸作为负极电解液混合支持电解质对V(III)电解液的电化学性能、稳定性、运动粘度和电池性能的影响。结果表明：以甲基磺酸和硫酸为混合支持电解质能提高V(II)/V(III)电对反应的可逆性，延迟电解液在低温下出现结晶的时间，降低电解液的运动粘度。但对电池性能有不良的影响，降低了电池库伦效率，加速了负极电解液中的钒离子向正极迁移，加快了电池容量和能量的衰减。
