2022年, 第10卷, 第4期　
刊出日期：2022-08-31

  

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  厌氧膜生物反应器处理有机垃圾渗滤液的COD去除率与膜过滤性能研究

  刘媛, 吴志跃, 姚军强, 李游, 郑晓宇, 董仁杰, 乔玮

  新能源进展. 2022, 10(4): 291-297. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2022.04.001

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  考察厌氧膜生物反应器（AnMBR）在依次改变膜过滤通量[7 L/(m²∙h)、6 L/(m²∙h)、5 L/(m²∙h)、4 L/(m²∙h)]运行下处理实际有机垃圾渗滤液的膜过滤性能,分析了膜污染后污染物阻力分布状况。在水力停留时间（HRT）为10 d、固体停留时间（SRT）为100 d、有机负荷（OLR）为5 ~ 6 g-COD/(L∙d) 的条件下运行104 d。实验结果显示,化学需氧量（COD）的去除率可以达到90% ~ 93%,过滤通量增加后压缩泥饼层使COD去除率有所提高。在初始通量为6 L/(m²∙h) 下实现了较好的过滤性能,增加通量至7 L/(m²∙h) 后不可逆污染会快速形成,即使通量再降低至5 L/(m²∙h),甚至4 L/(m²∙h) 后,膜过滤性能仍较差。通过膜清洗测定过滤阻力分布,结果显示泥饼层阻力占总阻力的52%,是造成膜污染的主要因素。降低运行通量对不可逆污染恢复效果差,需及时进行化学清洗,可通过分析膜污染特征调整清洗策略,优化试剂使用量。
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  纳米多孔碳对MgO/Mg(OH)₂化学蓄热性能影响的实验研究

  肖林发, 邓立生, 李军, 曾涛, 黄宏宇, 周友

  新能源进展. 2022, 10(4): 298-304. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2022.04.002

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  为提高MgO/Mg(OH)₂的热化学蓄/放热性能,采用焙烧法将氧化镁（MgO）负载在纳米多孔碳（NCP）材料上制备纳米碳基氧化镁（NCP-MgO）复合材料。研究结果表明,NCP载体使MgO在其表面形成粒径为10 ~ 30 nm大小的颗粒,复合材料NCP-MgO具有较高的导热系数,负载80% MgO后导热系数是纯MgO的2.6倍。在反应温度110℃、水蒸气压力57.8 kPa的实验工况下,发现水合速率的大幅提升是强化MgO/Mg(OH)₂蓄热性能的主要原因,在水合反应60 min和120 min时,NCP-MgO复合材料的水合转化率分别是纯MgO的2.25倍和1.6倍。在水合反应120 min后,MgO负载率为80%的NCP-MgO复合材料的蓄热密度可达1 053 kJ/kg,是纯MgO的1.4倍。该研究可为MgO/Mg(OH)₂在化学蓄热系统的应用提供一定的参考。
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  生物质燃烧过程中结焦、积灰及腐蚀形成机理及其制剂开发研究进展

  陈刚, 康顺顺, 赵坤, 王晨阳, 夏声鹏, 郑安庆, 赵增立

  新能源进展. 2022, 10(4): 305-315. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2022.04.003

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  大力发展生活垃圾及农林废弃物等生物质直接燃烧发电和煤炭掺烧生物质燃烧发电对缓解我国能源安全问题和实现“双碳”战略目标具有重要意义。然而生活垃圾和农林废弃物中较高含量的碱/碱土金属、硫、氯和硅等元素在高温燃烧过程中会发生复杂交互反应,导致锅炉结焦、积灰和腐蚀等一系列问题,严重影响锅炉的安全稳定运行。通过系统分析生活垃圾和农林废弃物等固体燃料燃烧过程中可能的结焦、积灰和腐蚀形成机理,探讨了原料灰分组成和结焦、积灰、腐蚀形成的关联关系和预测方法,在此基础上比较了不同类型结焦、积灰和腐蚀抑制剂的作用机制及其施加效果,并对未来高效抑制剂的开发进行了展望。
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  钛酸锂基锂离子电池及其健康状态研究进展

  王础, 刘泽慧, 孙鹞鸿, 高迎慧, 严萍

  新能源进展. 2022, 10(4): 316-324. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2022.04.004

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  锂离子电池的高功率密度和高能量密度等特性使其成为电动汽车能源和新能源电网储能的重要载体。功率性能和安全特性是锂离子电池发展的两个主要挑战。钛酸锂Li₄Ti₅O₁₂材料因具有良好的结构稳定性、安全性能、长循环寿命、高功率特性和高低温放电性能,被认为是锂电池负极材料的良好备选。综述了以钛酸锂材料为负极的锂离子电池的相关工作,介绍了钛酸锂材料的结构、电化学特性、制备方法和作为电池负极材料面临的主要问题,重点介绍了钛酸锂负极电池的全电池性能和健康状态研究等方面。
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  快速充电锂离子电池研究进展

  吴宁宁, 殷志刚, 曹敏花

  新能源进展. 2022, 10(4): 325-339. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2022.04.005

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  电池产业发展的重要方向之一是提高锂离子电池快速充电能力。然而,快速充电电池经常遭受容量和功率性能衰减。快充电池开发涉及多尺度问题,因此要从原子层面到电池水平进行充分考虑。从现有的文献资料出发,概括总结了开发具有快充性能电池的一些关键要素。这些要素包括提高正极材料锂离子迁移速度、加快锂离子嵌入负极材料的速度、提高电解液离子导电性、选择快充型隔膜、提高电极离子和电子导电性以及充电策略的选择。
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  原位表征技术在固态电池界面研究中的应用

  常毅, 李焯华, 赵瑞瑞

  新能源进展. 2022, 10(4): 340-347. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2022.04.006

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  原位表征技术已被广泛应用在固态电池（SSB）的界面研究中,为揭示SSB充放电过程中界面结构演化以及工作机制提供了重要依据。与非原位表征技术相比,原位表征技术不需要对SSB进行拆卸,避免了外界环境对固态电解质（SE）和电极材料造成污染,提高测试的准确性。总结了电极/SE界面研究中经常使用的原位表征技术,包括原位X射线衍射（XRD）、原位拉曼光谱（RS）、原位扫描电镜（SEM）、原位透射电镜（TEM）以及原位X射线光电子能谱（XPS）,并结合相关应用案例进行分析。
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  中深层同轴换热器充填材料热性能研究

  王夏城, 黄奕斌

  新能源进展. 2022, 10(4): 348-354. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2022.04.007

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  地热能作为分布广、储量大的可再生能源,在节能减排和促进碳中和方面具有重要作用。同轴换热器在开采中深层岩土体热量方面优势明显,可以进行无干扰式“取热不取水”开发。作为换热器与地层岩土体的传热媒介,充填材料对热性能的影响至关重要。采用数值模拟方法分析5种充填材料对流体温度、岩土体温度和作用范围的影响。结果表明,充填材料水的热阻是细砂-膨润土的1.5倍;采用高导热的充填材料（细砂-膨润土）后,出口流体温度升高了1.81℃,环空流体随深度增加呈非线性演化;换热器短期（4个月）和长期（20年）运行模式下井底（2 000 m）影响范围分别是深度500 m的1.5倍和7倍;细砂-膨润土作为充填材料的换热器在短期和长期运行模式下,井底影响范围可分别达到5.2 m和36.5 m。
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  深度共熔溶剂应用于预处理生物质研究进展

  陈世贤, 刘云云, 邱雨心, 方崇, 倪隽, 王政烨, 张自锋

  新能源进展. 2022, 10(4): 355-362. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2022.04.008

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  深度共熔溶剂（DES）作为一种成本低、制备工艺简单和设计性优良的绿色高效溶剂,近年来在生物质预处理过程被广泛应用。主要对DES应用于预处理生物质的研究进展进行综述,对DES的物化性质及其在预处理生物质过程中的作用机理进行探讨,总结近年DES的设计和循环利用的思路和方法,并针对其当前存在问题进行分析;最后,从研究现状出发,对DES预处理生物质技术研究的发展趋势做出预测和展望。可为DES在生物质高效转化过程中的应用提供一定的理论支持。
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  串并联太阳能电池弧形光伏组件的发电性能研究

  李旭炯, 杨郭明, 孙林花

  新能源进展. 2022, 10(4): 363-369. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2022.04.009

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  将弧形光伏组件安装在建筑和汽车上获取电能,已受到人们越来越多的关注。为获得更高的输出功率,有必要研究由互连太阳能电池组成的、电流不匹配的弧形光伏组件的特性。研究重点关注由串并联太阳能电池组成的弧形光伏组件的发电性能,设计了不同曲率的非平面微型光伏模块,并通过测量获取光伏模块的参数。与平面光伏模块相比,弧形光伏模块的发电量较小。此外,利用二极管模型分析了光伏模块的特性,说明并联比串联功率高的原因。最后研究了实际应用中太阳能电池的互连问题。结果表明,在理想模型下并联能获取更多电能,但大尺寸的光伏模块会产生更大电流,可能会在实际运行中产生额外损耗。因此,在实际应用中设计弧形光伏组件时也应考虑太阳能电池的互连。
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  乙醇对棕榈酸甲酯液滴蒸发特性的影响研究

  孙文强, 姜根柱, 薛文华, 汤诗婷, 王筱蓉

  新能源进展. 2022, 10(4): 370-374. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2022.04.010

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  由于使用化石能源带来的环境污染,寻找具有高能量密度的环保型生物燃料成为研究热点之一。采用挂滴法研究常压下温度为773 K和873 K时含有不同乙醇浓度（10%、20%、30%和40%）的棕榈酸甲酯混合燃料的蒸发特性。结果表明,每种液滴在平稳蒸发阶段都符合经典d²定律,当乙醇浓度达到40% 时,混合燃料液滴的寿命明显缩短,平均蒸发率显著增高,尤其在环境温度为873 K时,这种提升更为明显。
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  基于COMSOL的锂离子电池热失控仿真与防控

  杨梦华, 岳丽宏

  新能源进展. 2022, 10(4): 375-382. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2022.04.011

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  动力电池是新能源汽车关键部件,为进一步探究其热失控机理及影响因素,总结热失控发展过程,利用COMSOL软件构建锂离子电池单体模型,结合仿真实验结果详细分析其影响因素,并提出一款利用隔热罩、隔热盖板、隔热底座和可滑动扩容盒延缓热失控效果的可延缓热失控的汽车电池包。研究结果表明：热失控过程大致分为加热阶段、喷射和燃烧阶段、熄灭阶段,受4种副反应产热影响;在超过445.08 K的高温环境下,长时间工作的锂离子电池易发生热失控,失控热源关键在正极活性材料与电解液分解反应;当电池实际温度超过500 K时,温度若无法及时控制将导致火灾事故发生;同时,对流传热系数越高,电池温度变化越快;初始温度越高,热失控可能性越大。
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  木质纤维生物质预处理技术研究进展

  朱建伟, 龚德鸿, 茅佳华, 魏琦

  新能源进展. 2022, 10(4): 383-392. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2022.04.012

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  木质纤维生物质是全球储量最为丰富的低碳可再生资源,可用于清洁能源的生产和高附加值化工产品的开发,具有极大的开发利用潜力和广阔的应用前景。木质纤维生物质各组分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。有效的预处理工艺可去除木质纤维素难降解组分,提高游离糖的产率,实现增值产品的可持续生产。综述了不同预处理工艺的作用原理以及半纤维素和木质素的去除效果,总结归纳了不同预处理的主要优缺点,对不同的预处理转化过程进行了分析和综合评价,同时分析了预处理工艺未来面临的挑战和发展趋势,以期为实现木质纤维生物质中各组分的高效分级利用提供理论方案。