2022年, 第10卷, 第1期　
刊出日期：2022-02-28

  

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  餐厨垃圾高温厌氧消化连续运行性能：有机物转化效率、发酵稳定性与代谢活性

  姜萌萌, 林敏, 汪昱昌, 邹婷, 郑晓宇, 孙一博, 董仁杰, 乔玮

  新能源进展. 2022, 10(1): 1-8. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2022.01.001

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  在高温 (50±1)℃条件下处理实际工程的餐厨垃圾,采用全混式厌氧反应器（CSTR）进行了80 d的连续试验。试验以水力停留时间（HRT）20 d启动,HRT 15 d连续运行,研究了反应器启动和运行期间的发酵特性,解析了餐厨垃圾厌氧消化运行稳定性和代谢活性。试验结果表明,在HRT 15 d、有机负荷（OLR）为7.3 kg_COD/(m³∙d)的条件下,容积产甲烷率为2.2 L/(L∙d),挥发性固体（VS）的甲烷产率达到480 L/kg_VS左右,有机物转化率约为95%。批次试验表明,高温产甲烷菌代谢乙酸能力较强,在适宜pH下可承受10 000 mg/L的乙酸浓度。餐厨垃圾的高温降解速率快,10 d达到90%的产气,有承受更高负荷的可能。系统pH稳定在7.6 ~ 7.7,总氨氮和自由氨浓度低于抑制水平。研究结果表明,餐厨垃圾的高温厌氧消化可实现较高的产气潜力和有机物去除率,系统稳定性好且有机物转化效率高,具有应用于工程高温餐厨垃圾厌氧处理的潜力。
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  石墨烯包封Na₃V₂(PO₄)₃用作钠离子电池负极材料的电化学性能探究

  刘仲刚, 王炳春, 沈迪军, 李运勇

  新能源进展. 2022, 10(1): 9-14. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2022.01.002

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  具有三维网络结构的NASICON型Na₃V₂(PO₄)₃材料,由于其稳定的电压平台,较高的理论容量（117 mA∙h/g),被视为一种具有良好应用前景的钠离子电池负极材料。采用溶剂热和进一步热处理的方式,获得石墨烯包封Na₃V₂(PO₄)₃的复合材料[Na₃V₂(PO₄)₃/G],有效提高了Na₃V₂(PO₄)₃的电子导电性。在0.01 ~ 3.00 V电压区间,0.2 C倍率进行测试时,Na₃V₂(PO₄)₃/G复合材料在230圈循环后,其放电比容量保持在100.9 mA∙h/g,容量保持率高达68.4%,即使在5 C倍率,其放电比容量仍可达65.2 mA∙h/g。然而,纯相Na₃V₂(PO₄)₃的放电比容量仅为47.4 mA∙h/g,容量保持率仅为44.7%,在5 C倍率时,其放电比容量仅为25.1 mA∙h/g,证实石墨烯包封结构能显著提升Na₃V₂(PO₄)₃的循环稳定性和倍率性能。
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  IV型瓶聚乙烯内胆材料氢渗透行为研究

  张冬娜, 丁楠, 张兆, 蔡翔, 邵晓东, 李厚补

  新能源进展. 2022, 10(1): 15-19. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2022.01.003

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  对IV型高压储氢气瓶内胆材料高密度聚乙烯（HDPE）的氢气气体渗透性进行了研究,主要分析了结晶度及温度对HDPE氢渗透的影响。通过对试样熔融后降温过程的控制,制备了不同结晶度的HDPE试样,试验结果表明,随着结晶度的增加,试样的氢气气体渗透系数降低。当温度从15℃升高到80℃时,氢渗透系数升高了近一个数量级,但渗透系数的温度依赖性低于二氧化碳及甲烷。
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  两相流与溶液化学平衡相结合的地热井结垢模拟研究

  岑继文, 蒋方明

  新能源进展. 2022, 10(1): 20-26. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2022.01.004

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  水热型地热系统和干热岩增强型地热系统在运行一段时间后都有可能出现井筒和管道设备结垢现象,困扰和阻碍着地热资源的高效低成本开发。由于温度和压力变化导致CO₂从地热水中逸出,进而使得CaCO₃析出结垢,是地热生产井堵塞的主要原因。将两相流动换热计算与水溶液物理化学模拟相结合,针对地热井内CaCO₃垢进行流动换热与化学组分变化的模拟和计算方法的研究,获得了特定地热条件下井筒内流动状况与化学组分变化情况的详细分析结果,可为井筒地热水流动进行结垢分析和预测。
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  厌氧膜生物反应器处理垃圾渗滤液在高负荷下的连续运行性能研究

  姚军强, 刘媛, 吴志跃, 郑晓宇, 古创, 董仁杰, 乔玮

  新能源进展. 2022, 10(1): 27-33. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2022.01.005

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  为解决常规厌氧工艺在处理垃圾渗滤液的运行过程中存在微生物流失和出水水质较差等问题,考察了浸没式平板厌氧膜生物反应器处理垃圾渗滤液的运行性能。以垃圾填埋场新鲜渗滤液为研究对象,在中温 (37±1)℃条件下进行连续厌氧消化试验,容积负荷为9.5 kg_COD/(m³∙d),反应器运行67 d。实验表明,在水力停留时间为10 d的条件下,甲烷产率为217 mL/g_COD,化学需氧量（COD）平均去除率达88.7%,出水总挥发性脂肪酸为230 mg/L,pH稳定在7.83 ~ 8.19,系统具有良好的稳定性。膜通量设定为5 L/(m²∙h) 时,实验结束时未发生明显的膜污染,跨膜压差由2.6 kPa增长至4.1 kPa,系统运行良好。实验结果表明在处理垃圾渗滤液时,厌氧膜生物反应器可以在高负荷条件下稳定运行,膜在连续运行下的抗污染能力较好。
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  生物质热燃气多孔介质直燃机理与脱焦特性研究

  于凯轮, 刘钰, 田霖, 宋建忠, 高雯然

  新能源进展. 2022, 10(1): 34-41. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2022.01.006

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  为研究含焦油的生物质热燃气在多孔介质中的燃烧机理与焦油燃烧脱除特性,采用固相实体颗粒堆积法模拟多孔介质,通过分析燃烧过程中反应器内温度、热流密度以及反应动力学速率等参数场的分布特征,揭示了当量比对生物质热燃气多孔介质燃烧过程的显著影响作用。研究表明,焦油燃烧脱除过程中直接氧化反应速率高是决定焦油出口浓度小、转化率高的关键因素。在燃烧火焰锋面的前沿,固体温度高于气体温度,热量由固体传向气体,对输运中的含焦生物质热燃气起到了预热和保温作用,使得热燃气中焦油保持气态不至于凝结。综合考虑生物质热燃气的完全燃烧与焦油脱除效率的提升,当量比应在0.8附近区域内选择。研究结果证实了生物质热燃气多孔介质直燃技术的脱焦优势。
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  基于热电偶扫描的炭烟火焰温度场测量

  顾铖, 蒋利桥

  新能源进展. 2022, 10(1): 42-49. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2022.01.007

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  提出了一种热电偶扫描快速测量炭烟火焰温度场的方法,并对McKenna燃烧器形成的乙烯/空气平面炭烟火焰温度场进行测量。结果表明：在1 450 ~ 1 700 K火焰温度时,由炭烟沉积导致热电偶热辐射损失的修正温度偏差为200 ~ 240 K,修正后的火焰温度测量值与其他测温方法结果吻合良好,证实了该方法可以快速测量炭烟火焰温度场;实测平面炭烟火焰的径向温度分布随半径增大而略微升高,而炭烟火焰边缘区的温度分布呈现明显的振荡特性。
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  生物炭应用于超级电容器电极的研究进展

  陈世贤, 刘云云, 邱雨心, 倪隽, 王政烨, 张荣清, 张梦轩

  新能源进展. 2022, 10(1): 50-58. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2022.01.008

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  生物质资源储量丰富,可通过热化学等方法转化制备性能优良的生物炭。生物炭材料具有较大的比表面积、较高的孔隙率、丰富多样的孔道结构以及优良的导电率,将其作为超级电容器电极材料有利于提高双电层超级电容器的电化学性能,应用前景良好。通过介绍两种超级电容器工作原理,总结了生物炭作为电极材料的制备和改性方法,论述了生物炭的比表面积、孔道结构和表面官能团对双电层超级电容器电化学性能的影响,综述了近几年生物炭的制备方法和改性工艺对炭材料电极的电化学性能影响。可为生物炭材料在储能领域应用发展提供参考。
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  季盐对气体水合物相平衡影响研究进展

  段汉坤, 谢应明, 谢梅萍

  新能源进展. 2022, 10(1): 59-68. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2022.01.009

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  季盐是一种高效的水合物生成添加剂,通常通过填充水合物笼达到改善水合物相平衡条件的效果。季盐对CH₄、CO₂等气体水合物相平衡条件的影响效果主要与季盐浓度有关。就甲烷水合物而言,同等相平衡压力条件下,TiPeAF和TiAAB对相平衡影响显著：添加了TiPeAF（0.315%）、TiAAB（0.438%）的体系,其相平衡温度分别比纯水体系高20 K和22 K;TBANO₃、TAAB、TAAC对相平衡影响甚微：其相平衡温度较添加TBAB、TBAC等季盐的体系低10 K。对于CO₂水合物,添加TiAAB的体系相平衡温度比纯水体系高29 K,添加TBAF体系的相平衡温度比纯水体系高26 K。此外,季盐与其他类型添加剂复配后对水合物的相平衡条件有更好的提升效果：相较于仅添加TBAB的体系,TBAB（0.05%）和NaCl（0.03%）的复配体系可以使水合物相平衡温度再升高10 K。
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  生活垃圾热值计算模型研究进展

  王丹, 李旭清, 杨万勤

  新能源进展. 2022, 10(1): 69-79. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2022.01.010

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  垃圾热值是决定垃圾是否能采用焚烧处理,以及焚烧处理厂设计和运行的重要因素。经验模型是常用的获取热值的方法。梳理了国内外关于生活垃圾热值计算模型的研究,从热值的表示、计算模型的类型、建模方法、数据来源及样本大小等方面进行综述,发现热值表示方式在该研究领域不统一,建立模型的样本量小,缺乏普适模型,推广难,人工神经网络模型还有待开发。建立精度高、适用性广的普适模型将是未来研究重点。
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  泡沫金属-PCM-液冷复合方式下动力电池散热分析

  刘家良, 赵知辛, 黄鸣远, 陈小龙

  新能源进展. 2022, 10(1): 80-86. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2022.01.011

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  电池是电动汽车的核心动力元件,而电池的热管理系统是动力电池发挥最佳工作性能的重要保障,在保证最佳工作性能的同时提升汽车安全性能、电池寿命及能源利用效率。基于21700NCA圆柱型三元锂离子电池,建立以泡沫铝为支撑骨架的电池组系统,在骨架和电池之间的孔隙注入相变材料（PCM）以提高结构内部温度均匀性,在电池底部添加液冷板来强化冷却效果,利用计算流体力学（CFD）仿真技术分析单体电池的耦合散热效果。结果表明,与单一冷却模式相比,使用泡沫金属与相变材料、液体冷却的耦合散热系统,可以达到更加良好的散热效果;对于相变材料,在一定密度范围内,密度越大,对电池系统的冷却效果越好,混合比主要影响相变材料的凝固融化速率。