2021年, 第9卷, 第5期　
刊出日期：2021-10-31

  

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  镍钴锰酸锂电极材料改性研究进展

  王贵欣, 李晨玥, 黄心怡, 杨柳依, 韦双, 郝虎明, 敬娜娜

  新能源进展. 2021, 9(5): 359-367. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2021.05.001

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  镍钴锰酸锂（LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂,NCM）是一种具有高使用容量的三元正极材料,但存在元素混排、相变、热稳定性差、微裂纹等缺陷,导致电池出现容量衰减和安全问题,影响其广泛应用。针对目前三元材料存在的问题,归纳总结了特殊结构与形貌、掺杂、替代、包覆、修饰、复合等改性方法的最新研究进展,探讨了不同方法对材料电化学性能、循环稳定性和安全性的影响,分析比较了不同方法的优缺点。结合材料、电化学、热和力等多学科知识及本课题组利用负热膨胀材料对能源材料改性的研究成果,提出了原位利用电极循环过程中的热调控形变和界面行为改善材料性能的新思路,为解决电池的热失控和应力等安全问题提供参考。
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  降低吸附式制冷系统驱动热源温度的研究进展

  李祺炜, 何兆红, 李军, 邓立生, 刘林, 黄宏宇

  新能源进展. 2021, 9(5): 368-378. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2021.05.002

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  吸附式制冷是一种环境友好的制冷方式,可以利用低品位热能提供冷量,因此具有重要的节能意义。目前,吸附式制冷技术在太阳能热利用、工业余热利用等中低温余热领域已有应用,但对低于60℃热源的利用实例较少。降低吸附式制冷系统所需的驱动热源温度是扩大吸附式制冷系统使用范围的重要手段。吸附式制冷系统所需驱动热源温度与系统循环方式、吸附剂性能等因素密切相关。从二级/多级吸附式制冷循环、表面酸性强度与孔结构等影响吸附剂再生温度方面阐述了降低吸附式制冷系统驱动热源温度技术的国内外研究现状。分析结果显示,多级循环吸附式制冷系统可以降低装置的驱动热源温度,但装置结构较为复杂;低再生温度吸附剂能够拓宽吸附式制冷装置的驱动热源温度范围,吸附剂的脱附温度与表面极性、酸性、孔结构等参数有关,对吸附剂进行改性,吸附剂极性弱、酸性低的表面特性有利于降低脱附温度。另外,还介绍了数据中心余热驱动的吸附式制冷技术。开展降低吸附式制冷系统驱动热源温度的研究为低温余热高效利用提供了技术参考。
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  效率超过19%的CdTe薄膜太阳电池

  沈凯, 刘娇, 周逸良, 麦耀华

  新能源进展. 2021, 9(5): 379-383. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2021.05.003

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  从电池结构、关键制备技术与流程、功能层材料与器件性能方面详细阐述了本研究组在高效率宽光谱CdTe薄膜太阳电池方向的研究工作。提出了新的扩散预制层制备工艺,拓展梯度带隙吸收层制备和组分调控工艺窗口;协同调控梯度吸收层预制结构与Se扩散相关的吸收层制备热过程和活化热过程,优化梯度吸收层组分分布和能带结构;解决前电极窗口层与传统制备技术的兼容性问题,消除限制转换效率的前界面势垒;制备得到两种主流结构的CdTeSe薄膜太阳电池,获得19.1%的器件光电转换效率。
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  铜基底上无黏结剂Co₃V₂O₈多孔纳米片阵列的制备以及锂离子电池性能研究

  殷志刚, 王静, 曹敏花

  新能源进展. 2021, 9(5): 384-393. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2021.05.004

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  直接在铜基底上生长具有不同金属离子的多孔过渡金属氧化物,成为有前途的锂离子电池电极材料的候选。本文提出了一种简便可行的低温水热沉积方法在铜基底上制备前驱物阵列。前驱物经过煅烧处理得到具有多孔特性Co₃V₂O₈纳米片阵列,多孔纳米片阵列用作锂离子电池负极材料显示出了长期循环稳定性和高倍率性能。在1.0 A/g电流密度下,电池经过240次循环后显示出1 010 mA∙h/g的容量;在3.0 A/g的电流密度下,电池循环600次后显示出552 mA∙h/g的可逆容量。
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  赤泥-铜矿石复合载氧体用于煤化学链气化性能研究

  刘思琦, 何方, 赵坤, 赵海波, 黄振, 魏国强, 杨文

  新能源进展. 2021, 9(5): 394-401. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2021.05.005

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  煤化学链气化制合成气是一种资源利用率高、环境污染低、节能环保的新型气化技术,而高效载氧体的设计开发是化学链气化技术的关键。本文以铜矿石和赤泥为原料采用挤出滚圆法制备R-Cu-10M（蒙脱石质量分数为10%）复合金属载氧体,实现载氧体颗粒内粉末的物理均匀混合、颗粒一次成型以及活性组分间的协同效应。围绕反应温度、氧煤比、水蒸气输入量三个关键操作变量,测试了R-Cu-10M载氧体与褐煤气化反应特性。表征结果表明,R-Cu-10M载氧体具有较好的还原性,赤泥与铜矿石中Cu-Fe金属间的协同效应有助于晶格氧释放以及还原性的提升。R-Cu-10M载氧体与褐煤发生气化反应的最佳温度为950℃,在氧煤比为3∶1、水蒸气通量为0.08 mL/min的最优工况下,合成气产量可以达到50 mmol/g载氧体,合成气选择性和碳转化率分别为75.9%和71.2%。
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  基于TDR双参数的沉积物中水合物饱和度测量

  王亚军, 魏伟, 邢兰昌, 韩维峰, 高亮

  新能源进展. 2021, 9(5): 402-410. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2021.05.006

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  针对沉积物中水合物饱和度的测量问题,立足于时域反射技术（TDR）能够同时获得含水合物沉积物表观介电常数和电导率的优点,提出了一种基于介电常数/电导率双参数的水合物饱和度评价新方法。在分析介电常数和电导率测量原理的基础上,设计了四氢呋喃（THF）水合物模拟实验与参数测量系统以及实验方案;基于TDR测量响应分析了孔隙水电导率对水饱和的以及含水合物的模拟沉积物介电常数和电导率的影响;利用TDR获取的不同水合物饱和度条件下的介电常数测量数据对比分析了经典介电常数模型的性能,并以Lichteneker-Rother（LR）模型为原型建立了水合物饱和度与介电常数之间的关系模型,以阿尔奇公式为原型建立了基于TDR测量电导率的水合物饱和度计算模型。研究结果表明：采用LR模型和Maxwell-DeLoor模型能够较准确地描述TDR测量表观介电常数与水合物饱和度之间的关系;基于表观介电常数/电导率双参数的水合物饱和度联合评价方法为提高评价结果的准确度和可靠性提供了新途径。将来需要结合水合物储层实际特征开展模拟实验并进一步完善饱和度计算模型,将基于TDR双参数的饱和度联合评价方法推广应用到含天然气水合物沉积物。
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  立式降膜闭式冷却塔设计程序研究

  陈二雄, 朱冬生, 涂爱民, 刘世杰, 陈杭生

  新能源进展. 2021, 9(5): 411-417. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2021.05.007

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  提出一种立式降膜闭式冷却塔的设计计算方法,按照此方法使用Visual Basic 6.0开发工具设计计算程序,并对程序流程进行详细说明。结果显示,该计算程序适用于立式扭曲管中不同工艺流体（冷却水、喷淋水和空气）进行换热的各种工况。通过对比程序计算和手工计算结果,发现二者吻合程度较好,因此通过计算程序能够提高开发人员的设计效率和准确性,减少迭代计算工作量,方便对不同设计方案结果进行比较。后续可以衍生出针对各种发生相变过程（制冷剂、水蒸气冷凝等）的热力计算。
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  加氢站流程和配置技术现状与展望

  顾玲俐, 吴一梅, 尹立坤, 蔺新星, 陈建业, 邵双全

  新能源进展. 2021, 9(5): 418-425. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2021.05.008

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  加氢站（HRS）是氢能高效利用的重要环节,是促进燃料电池汽车行业发展的重要基础设施。本文介绍了外供氢加氢站一般系统流程及配置方法;整理了国内外关于系统流程的优化措施,其中包括常规系统的部件（如长管拖车、站侧储罐配置及预冷系统）的配置优化,以及非常规部件的新型系统（如喷射器、涡流管或膨胀机）的集成;最后对未来优化方向进行了展望。
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  木质纤维素酶水解分形动力学的研究进展

  解先利, 刘云云, 曹运齐, 赵元元, 陈世贤

  新能源进展. 2021, 9(5): 426-433. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2021.05.009

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  酶水解作为发酵法生产燃料乙醇的关键步骤之一,其高效的转化过程对后续糖发酵至关重要,酶水解动力学研究可为高效转化机理的研究提供理论支持。但纤维素酶水解是一个复杂的多相异质反应过程,很难用简单的动力学模型进行表征。由于酶分子表面具有分形特性,其与分形动力学具有局部相似性,因此,分形理论可为木质纤维素酶水解的复杂动力学研究提供理论基础。从纤维乙醇生产工艺出发,在分析木质纤维素酶水解机理及影响酶解效率主要因素的基础上,总结了国内外分形动力学目前用于木质纤维素类生物质酶水解过程的主要动力学模型研究进展,并对其发展趋势和应用前景进行了展望。
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  地热流体在井筒中的流动及碳酸钙结垢过程模拟

  卜宪标, 郭志鹏, 王令宝

  新能源进展. 2021, 9(5): 434-442. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2021.05.010

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  以地热井筒流动和碳酸钙结垢过程为研究对象,建立了地热流体从井底到井口流动过程中的质量、能量以及压降数学模型并进行了求解。通过数学模型计算了质量流量和井口压力对应的关系;模拟分析了温度、压力、干度和CO₂分压沿井筒不同位置的变化情况;总结了井口干度、温度、压力和CO₂分压随热储压力、温度、流量、CO₂含量以及井壁粗糙度的变化规律;分析了结垢位置、结垢厚度以及结垢延续长度对井口压力的影响。结果表明,通过数学模型可以对井筒内的流动进行模拟,确定不同截面上的参数变化情况,并可进一步推导热储的特性变化情况。