2018年, 第6卷, 第4期　
刊出日期：2018-08-31

  

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  基于化工流程模拟平台的生物质移动床热解多联产系统模拟研究

  魏智宇, 杨晴, 周荷雯, 李佳硕, 杨海平, 陈汉平

  新能源进展. 2018, 6(4): 253-260. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2018.04.001

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  在Aspen Plus平台上构建生物质移动床热解多联产系统模型,通过对秸秆热解过程的模拟,研究了生物炭、生物油和生物燃气三态热解产物特性,以及热解温度对系统燃料投入、水耗和电耗的影响。结果表明,随热解温度升高,生物炭热值逐渐增大。生物油和生物燃气的产率分别在450℃和650℃附近达到最大值。当热解温度为450℃时,生物油重质组分主要由糖衍生类和脂肪酸类物质构成,而轻质组分主要包括醛类、醇类和水;当热解温度为650℃时,生物燃气则主要由CO₂和CO构成。生产过程中,系统的燃料消耗和电耗均随着热解温度的升高而增大,冷却水消耗量则经历先减少后增加的过程,并在450℃附近达到最小值。
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  GRR制备Pd-CeO₂/Au/CNTs甲酸盐电氧化催化剂：高金属利用率及抗中毒性能

  王建设, 马云, 程相林, 赵建宏, 宋成盈, 王留成

  新能源进展. 2018, 6(4): 261-266. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2018.04.002

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  为提高贵金属Pd的利用率,通过Cu欠电位沉积及Cu-Pd置换反应制备了具有单原子层Pd的Pd-Au/CNTs 催化剂,并进一步引入CeO₂制得Pd-CeO₂/Au/CNTs催化剂。与Pd-Au/CNTs相比,Pd-CeO₂/Au/CNTs在保证高活性的同时,抗中毒性能显著提升,在Au表面构建单层Pd并与CeO₂形成界面同时提高了Pd的利用率及抗毒性。
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  空气助力喷嘴雾化特性实验研究

  曹建明, 李跟宝, 朱辉

  新能源进展. 2018, 6(4): 267-273. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2018.04.003

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  人造冻云是飞机强度全天候实验室的必备研究项目。根据美国航空管理局FAA附录C中的规定,人造冻云的液态水含量为0 ~ 3.0 g/m³,中值直径为15 ~ 50 μm。本文对我国飞机强度全天候重点实验室拟选用的内混式空气助力孔式喷嘴的雾化特性进行了测量。研究了不同空气助力压力、不同水流量和不同喷嘴结构尺寸对宏观和微观喷雾特性及液态水含量的影响,提出了改善雾化质量以满足人造冻云要求和优选喷嘴的方法。结果表明：喷雾锥角越大、空气助力压力越高、水流量越小、喷嘴尺寸越大,则雾化水滴颗粒越小、雾化质量越好。
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  地热系统碳酸钙垢形成原因及定量化评价

  李义曼, 庞忠和

  新能源进展. 2018, 6(4): 274-281. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2018.04.004

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  碳酸钙垢是我国喜马拉雅构造带高温地热系统开发利用面临的主要问题之一,其直接原因是流体中Ca²⁺和CO₃^2- 的活度积大于当前温度下的平衡常数,通常与pH值增大有关。导致pH值增大的过程包括井筒内的沸腾作用促进CO₂脱气,套管腐蚀消耗质子,流体上升过程中的减压作用以及其他气体的侵入导致的CO₂逃逸,主控因素是沸腾作用。本文建立了一套系统评价地热流体结垢趋势、位置和规模的方法。首先基于地热流体经历的地球化学过程（如沸腾、混合、结垢等）,利用井口或者泉口样品的数据和地球化学程序重建储层流体的化学组分;利用水文地球化学模拟程序或者雷兹诺指数,计算碳酸钙的饱和指数,评价其发生结垢的趋势。其次利用井径测井或者井筒模拟和地球化学模拟,定量给出发生结垢的深度及范围。此外,储层和井口流体Ca²⁺ 浓度差异和平衡模拟方法以及碳酸钙结垢厚度评价方法可用于定量计算一定开采时间内的结垢量,其结果与实际情况具有可比性;对于川西某结垢地热井,48 h内的结垢量达151 ~ 300 kg或结垢厚度为1 ~ 3 cm。碳酸钙形成原因分析和定量化评价可为下一步的防垢或者除垢设计提供科学依据。
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  分散原料沼气集中供气运行分析

  肖莉凡, 孙颖杰, 孙永明, 吕鹏梅, 杨立贵, TONGBoitin, 何捍东

  新能源进展. 2018, 6(4): 282-287. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2018.04.005

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  我国规模化沼气工程存在原料单一、产气率低、装备落后等技术瓶颈,西南地区沼气原料来源分散、成分复杂,因此需要开发新的多种原料混合发酵的新模式来提高沼气工程厌氧消化效率。本工程通过全混式厌氧发酵两级工艺共同厌氧消化如秸秆和畜禽粪便等分散原料,形成新的沼气和发酵剩余物利用模式。结果表明,在30 d稳定运行期间,600 m³厌氧发酵罐每天可消纳猪粪7.9 t、浓污水8.2 t及农作物秸秆0.2 t,日产气量为900 m³,混合原料发酵的容积产气率达1.5 m³/(m³∙d)。
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  点聚焦太阳炉设计方法与研制实践

  张喜良, 崔芝瑛, 臧春城, 朱会宾, 白凤武, 王志峰

  新能源进展. 2018, 6(4): 288-296. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2018.04.006

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  从聚光原理、光学计算、硬件设计,到安装与调试,详细介绍了点聚焦太阳炉的研制过程。根据当地用户的需求和太阳能资源,通过自行设计的光学软件,计算出典型日一次反光定日镜在二次聚光器截光口平面上的照射情况、二次聚光器的最佳焦距以及焦平面焦点处的峰值热功率。模块化设计的一次反光定日镜,不仅降低了制造成本,提高了生产效率,简化了一次反光定日镜的整体支架,同时给运输和安装带来了方便。单元反光镜反光面采用12点支撑,为定日镜的单元镜面调平创造了条件。同样采用模块化设计的二次聚光器,有利于制造成本的降低,方便运输和现场安装。反光镜单元面型可调,大大增强了点聚焦太阳炉参数的适应性。通过样机研制,验证了设计方法的可行性。
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  基于FCM-FM算法的光伏阵列故障诊断

  魏子杰, 李爱武, 邵帅, 胡阳, 朱红路

  新能源进展. 2018, 6(4): 297-303. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2018.04.007

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  工作于自然环境的光伏阵列故障频发,及时对故障进行定位和分类对于提高光伏电站运行水平具有重要意义。针对光伏阵列的常见故障类型（短路、开路、局部遮挡等）,基于运行数据提出无监督模糊C均值（FCM）聚类与模糊隶属（FM）算法相结合的光伏阵列故障诊断方法。论文首先对光伏阵列典型故障的产生机理进行分析并提取故障特征参数;然后,采用FCM聚类方法对光伏阵列典型故障样本数据进行分类,得到不同故障的聚类中心;最后,利用FM算法计算运行数据与聚类中心的隶属度,判定故障类型。基于数字模拟实验和实证测试,验证上述方法的有效性。分析结果表明,本文方法可有效判别光伏阵列的典型故障,诊断结果准确、可靠。
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  染料敏化太阳能电池光阳极的优化与性能研究

  程友良, 王月坤, 杨卫平, 王文阳

  新能源进展. 2018, 6(4): 304-313. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2018.04.008

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  对染料敏化太阳能电池（DSSC）光阳极的制作工艺进行优化设计,在光阳极初始默认的制作工艺条件下,分别对影响DSSC光电性能的光阳极活性面积、TiO₂薄膜厚度、是否添加散射层、TiO₂薄膜烧结温度、化学处理方法和TiCl₄浓度影响因素逐一进行考察,最终确定了光电极的最佳制作工艺：光阳极活性层面积为0.4 cm × 0.4 cm,TiO₂薄膜厚度为19 μm,并加散射层,TiO₂薄膜电极的烧结温度为T₁ = 525℃、二次烧结温度为T₂ = 500℃,采用0.1 mol/L的TiCl₄水溶液进行化学处理,获得短路电流密度19.45 mA/cm²,光电转换效率8.42%。此制作工艺方法简单、光谱特性好、光电转换效率高,有利于DSSC的结构优化与推广应用。
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  水解木质素对桉木屑成型特性的影响

  李伟振, 姜洋, 阴秀丽, 罗光辉

  新能源进展. 2018, 6(4): 314-318. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2018.04.009

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  以桉木屑为原料,考察了添加水解木质素对其成型特性的影响。在电子压力机上进行了单颗粒压缩成型试验,分析了水解木质素添加量、水分含量、压力、粒径对成型颗粒比能耗、松弛密度、Meyer强度的影响。结果表明,水解木质素的添加能够改善桉木屑的成型效果,添加20% ~ 30%为宜,在水分含量12% ~ 14%、压力6 000 ~ 7 000 N、粒径2 ~ 3 mm条件下的成型颗粒具有较好的品质。SEM结果显示,当添加量为20% ~ 30%时,水解木质素能够均匀地覆盖在粒子表面,在一定范围内提高压力和减小粒径能够使粒子间结合更加紧密。本研究可为桉木屑成型颗粒品质的改善提供一定理论指导。
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  微生物燃料电池阳极材料研究进展

  邓丽芳, 袁浩然, 王鲁丰, 钱鑫, 陈勇

  新能源进展. 2018, 6(4): 319-325. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2018.04.010

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  微生物燃料电池（microbial fuel cell,MFC）是一种新型的生物电化学装置,能将可生物降解有机物中的化学能直接转化成电能,而阳极材料性能是影响MFC性能的重要因素之一。通过对阳极材料进行改性和修饰可以有效地增大其比表面积、生物相容性等,以提高其微生物负载率和电子传递速率,进而提高MFC的产电性能。本文全面介绍和总结了近年来国内外关于微生物燃料电池阳极材料的研究进展,分析微生物燃料电池阳极材料在规模放大应用中存在的问题,并对微生物燃料电池阳极材料今后的发展方向进行了展望。
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  青岛蓝色硅谷土壤热物性测试与分析

  朱川生, 叶灿滔, 张冬冬, 刘广平, 刘茜, 龚宇烈

  新能源进展. 2018, 6(4): 326-332. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2018.04.011

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  青岛蓝色硅谷区域地质构造特殊,地热资源丰富。目前该区域地热资源的勘查程度较低,地热资源利用形式单一,优质地热资源浪费严重。本文采用岩土热响应测试法对蓝色硅谷区域内的地埋管测试孔的岩土热物性进行了现场测试,利用48 h的测试数据,采用线热源模型进行数据分析,得到土壤导热系数为2.278 W/(m∙K)。同时,采用柱热源模型模拟夏季工况,得到的流体温度变化趋势与实验工况相同,且进、出水温度分别为35.1℃和30.4℃,与实验工况下的35.1℃及30.8℃吻合较好。该研究可用于指导土壤源热泵的热物性分析以及青岛蓝色硅谷地热资源综合开发。
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  喷涂法制备混合阳离子钙钛矿太阳电池

  高凯, 毕卓能, 张晓清, 徐雪青, 朱艳青, 肖秀娣, 詹勇军, 徐刚

  新能源进展. 2018, 6(4): 333-338. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2018.04.012

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  采用热基底喷涂法分别制备了FA_0.85MA_0.15PbI₃和(FAPbI₃)_0.85(MAPbBr₃)_0.15两种混合阳离子钙钛矿薄膜,对两种薄膜进行了扫描电镜（SEM）、X-射线衍射（XRD）、紫外-可见光吸收光谱（UV-Vis）测试表征。结果表明,该方法制备的混合阳离子钙钛矿薄膜平整致密,FA_0.85MA_0.15PbI₃结晶性更好,并且吸收带边和吸收强度更大。将两种薄膜组装成平板太阳能电池,对电池的光电性能和稳定性进行了分析。结果表明,FA_0.85MA_0.15PbI₃ PSCs光电转换效率为13.21%,(FAPbI₃)_0.85(MAPbBr₃)_0.15 PSCs光电转换效率为12.08%,并且(FAPbI₃)_0.85(MAPbBr₃)_0.15 PSCs在放置80 d后,性能基本无变化,表明喷涂法制备(FAPbI₃)_0.85(MAPbBr₃)_0.15 PSCs具有较好的稳定性。