2023年, 第11卷, 第2期　
刊出日期：2023-04-29

  

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  考虑纵摇工况的漂浮式海上风机尾流特性数值研究

  唐润东, 曹人靖

  新能源进展. 2023, 11(2): 93-99. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.02.001

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  海上风-浪-流的存在使得海上风力机平台会产生六个自由度方向的运动。为研究纵摇运动对海上风力机尾流特性的影响,基于OpenFOAM平台,采用RANS方法的k-ε模型和重叠网格技术,考虑风剪切来流和简化的漂浮式平台六自由度运动条件,对纵摇状态下的风力机尾流进行数值研究。研究结果表明,纵摇工况下的风力机尾流恢复速度更快,且尾流恢复速度会随着纵摇运动的频率和幅值增加而增加。当纵摇运动的振幅较小时,近场尾流的风速恢复会受到一定的影响,而对远场尾流影响不大;当振幅较大时,纵摇运动会加速全部尾流区域的风速恢复,并出现更为明显的扩散现象。研究结果对揭示漂浮式海上风电机组纵摇运动下尾流产生和扩散的机理有一定的意义,为完善漂浮式海上风电场尾流损失模型提供了一定的物理基础。
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  餐厨垃圾高温高负荷厌氧长期运行工艺效果研究

  李洋, 姜萌萌, 董仁杰, 乔玮

  新能源进展. 2023, 11(2): 100-105. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.02.002

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  高温厌氧处理餐厨垃圾具有处理效率高、病原菌灭活效果好和有机物利用率高的优点。在高温（50±1）℃条件下处理实际餐厨垃圾,水力停留时间（HRT）为10 d,有机负荷（OLR）为10.2 kg_COD/(m³∙d),连续运行95 d。试验结果表明,系统pH稳定在7.6左右,总有机酸浓度约170 mg/L,并未出现有机酸积累现象。甲烷的容积产气率达2.8 L/(L∙d),单位化学需氧量（COD）的产甲烷量可达280 mL/g_COD,COD去除率约82%,有机物转化效率为87%。研究表明,高负荷下餐厨垃圾的高温厌氧消化可达到较高的产气水平和有机物去除率,系统稳定性良好且有机物转化效率高,具有较高的工程应用潜力。
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  有机固体废弃物热解技术及热解气组成综述

  郭怡君, 李军, 黄宏宇, 小林敬幸

  新能源进展. 2023, 11(2): 106-122. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.02.003

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  近年来,将固体废弃物转化为各种燃料的能源化利用引起研究人员的广泛关注。有机固体废弃物热解技术可以从有机固体废弃物中生产不同组分的燃料和其他增值产品,有很大潜力被用作能源使用。然而,有机固体废弃物因来源广泛、组成差异等,采用不同热解工艺技术和不同反应条件时,其有效组分具有巨大差异。为考察热解温度对热解气态产物组成的影响,对不同有机固体废弃物的热解气态产物组成的研究现状进行了综述,并对热解气的有效利用方法进行了分析,为后续热解气的能源化利用提供参考。
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  多价金属-硫电池的研究现状与挑战

  徐靖媛, 陈菲, 梁媛, 常瑞, 李娜

  新能源进展. 2023, 11(2): 123-132. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.02.004

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  因高比容量、低成本和丰富的资源储备,多价金属硫电池已成为具有前景的下一代电池体系之一。镁硫电池、铝硫电池和锌硫电池是其中最具潜力的候选电池。然而,许多问题阻碍了多价金属硫电池的发展,如硫的导电性差,转变过程中体积膨胀较大及硫的利用率低等问题。此外,镁硫电池和铝硫电池缺乏合适的电解液,锌硫电池存在电化学可逆性差等问题。从电解液的选择、负极保护、正极制备和隔膜改进对多价金属硫电池进行了综述,并展望了多价金属硫电池的发展前景与面临的挑战。
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  反应时间对茄子秸秆水热产物的影响

  白涛, 田来鑫, 赵雪, 王学义

  新能源进展. 2023, 11(2): 133-138. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.02.005

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  以茄子秸秆为原料、反应时间为唯一变量,采用高温高压水热反应釜对茄子秸秆进行水热反应研究。利用扫描电子显微镜（SEM）、热重分析（TG）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、气相色谱-质谱分析（GC-MS）等对水热产物进行表征分析。结果表明,茄子秸秆经水热处理后生成水热炭和生物油,随着水热反应时间延长,水热炭转化获得的固体燃料更加稳定,其孔道结构、含氧官能团、芳香碳含量增加;生物油组分主要含酚类,其次为酮类,并含有少量有机酸类、醛类和呋喃类等化合物,据此提出此类水热炭化的化学反应路径。
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  微生物燃料电池处理抗生素的研究进展

  张志颖, 程鹏, 杨聪, 单锐

  新能源进展. 2023, 11(2): 139-146. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.02.006

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  随着抗生素在生物医疗领域的广泛应用,有效处理含有抗生素的废水成为亟待解决的环境问题。利用微生物燃料电池（MFC）降解抗生素,清除抗性基因是一种可高效处理底物同时回收能量的新型生物电化学技术。全面介绍和汇总了近年来国内外报道的广泛应用的抗生素类型,并根据其作用机理进行分类对比,分析不同作用机理类型的抗生素对MFC性能的影响。对驯化出具有广谱抗性的阳极生物膜以适应医疗废水中不同出水的冲击,实现连续用电自给自足的稳定化运行的MFC系统进行了展望。
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  CO₂乳液置换开采天然气水合物研究进展

  吴思婷, 卢静生, 梁德青, 李栋梁, 周雪冰, 林德才, 夏志明

  新能源进展. 2023, 11(2): 147-154. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.02.007

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  CO₂置换开采及封存的碳汇是降低我国南海水合物产业化开采成本的重要路径,不仅能保障粤港澳大湾区经济建设所需的能源供给,而且能降低大湾区过量的碳排放,与气态、液态CO₂相比,注入CO₂乳液置换效率更高。综述CO₂乳液在置换开采甲烷水合物中的应用,以及乳液的稳定性问题,讨论CO₂乳液开采南海水合物的优势及难点,并对下一步CO₂乳液法置换开采南海水合物进行分析,为未来天然气水合物开采及同步碳封存提供参考和建议。
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  Ca/Cu共掺杂的O3-NaFe_0.5Mn_0.5O₂钠离子电池正极材料的电化学性能研究

  黎伦, 张尚尚, 李盛凯, 张海燕, 吴起白

  新能源进展. 2023, 11(2): 155-161. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.02.008

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  层状过渡金属氧化物由于其较高的理论比容量和较低的经济成本,被视为一种具有良好应用前景的钠离子电池正极材料。采用溶胶-凝胶法和热处理的方式,制备Ca/Cu共掺杂的铁锰基层状氧化物（O3-Na_0.9Ca_0.05Fe_0.45Mn_0.45Cu_0.1O₂）。采用X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）等对该O3型铁锰基层状氧化物正极材料进行表征分析。结果表明,在32 mA/g电流密度下该材料具有205.2 mA∙h/g的高比容量,循环50圈之后仍具有67.64%的容量保持率,在160 mA/g下循环100圈后依然具有81.4 mA∙h/g的放电比容量。由于Ca的掺入,引起Na⁺ 空位的增加,并且Cu的掺入提高了Mn的价态,从而提高了Na⁺ 的扩散速率,抑制了Mn³⁺ 的Jahn-Teller效应,缓解了晶格应力,有效提高了材料的结构稳定性和电化学性能。
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  氢储运行业现状及发展趋势

  黄嘉豪, 田志鹏, 雷励斌, 王超, 舒日洋, 罗向龙, 陈颖, 刘建平

  新能源进展. 2023, 11(2): 162-173. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.02.009

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  氢能无污染、热值高,被誉为“终极能源”,氢能产业的发展是我国实现能源转型从而达到碳中和目标的重中之重。氢储运是连接氢能产业上下游的关键环节,目前我国氢储运技术相对国外发展滞后,阻碍了我国氢能产业蓬勃发展。立足于氢气储存和运输两个方面,从氢储运环节实际应用出发,回顾近年来国内外氢气气态储运、液态储运、固态储运技术产业应用。综述管道运氢、液态甲醇储运、液态氨气储运等有望大规模应用在氢储运领域的新兴技术及研究进展,总结了固态储氢、有机液态储氢等前沿储氢技术研究进展及研究焦点,分析目前已商用的高压气态储运、低温液态储运技术的国内外技术发展差距和产业应用差距。针对当前国内外氢气储运行业发展水平差距,指出我国氢储运行业发展存在的问题并给出发展建议。
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  振荡水柱波浪能装置空气透平研究综述

  李显豪, 张亚群, 范朝晖

  新能源进展. 2023, 11(2): 174-180. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.02.010

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  空气透平是振荡水柱（OWC）式波浪能转换装置能量转换的关键器件,对整个装置的性能至关重要。通过归纳总结透平的种类、振荡水柱波能转换装置中透平的数值模拟和物理模型试验的成果与现状,分析空气透平研究中存在的技术难题,并对波浪能转换装置中空气透平的研究方向和发展前景进行了展望,以期为系统掌握振荡水柱式波浪能转换装置所用空气透平的研究提供参考。
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  一种高{010}晶面族暴露的富锂层状材料制备与电化学性能研究

  潘俞龙, 张改革, 唐光霞, 李荣东, 郭若愚, 陈敏

  新能源进展. 2023, 11(2): 181-188. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.02.011

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  层状富锂氧化物具有超过250 mA∙h/g的比容量,是提高锂离子电池能量密度的理想正极材料。但存在首圈库伦效率低、循环及倍率性能不佳等问题,限制了其实际应用。利用前驱体-模板法,通过调控前驱体共沉淀时间,结合固相烧结工艺合成了具有高{010}晶面族暴露的Li_1.17Ni_0.4Co_0.05Mn_0.38O₂（HLLO）富锂层状正极材料。X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等表征证明了合成的HLLO具有明显的晶面取向。电化学性能测试表明高暴露{010}晶面的存在能够加速锂离子的扩散,使得锂离子的扩散系数由原始的9.5×10^-14 cm²/s提升到3.9×10^-13 cm²/s,与传统Li_1.17Ni_0.4Co_0.05Mn_0.38O₂（LLO）相比,0.1 C下首圈库伦效率从70%提高至77%,1 C长循环500圈后容量保持率从43%提升至86%。
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  乙醇-氢气-空气预混燃气爆炸特性的研究

  张嘉玮, 张衍, 姜根柱, 王筱蓉

  新能源进展. 2023, 11(2): 189-196. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.02.012

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  利用定容燃烧弹系统研究了乙醇-氢气-空气预混气体的爆炸特性。实验在初始温度为450 K、初始压力为0.1 ~ 0.4 MPa、氢气含量为20% ~ 80%、当量比为0.7 ~ 1.4条件下进行。对压力数据进行处理获得峰值爆炸压力、最大压力上升率和爆炸时间等参数,评估预混气体爆炸的危险性。结果表明,不同氢气含量的预混气体的峰值爆炸压力只存在微小差异,但氢气含量的增加能显著提高最大压力上升率,缩短爆炸时间。峰值爆炸压力和最大压力上升率均随初始压力增大而线性增加。在高压、高氢气含量条件下,预混气体具有较高的爆燃指数,爆炸危险性大。