2023年, 第11卷, 第3期　
刊出日期：2023-06-30

  

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  聚氯乙烯/松木粉低温共热解脱氯提质特性

  姚佳桂, 刘华财, 黄艳琴, 武修一, 崔杰, 阴秀丽, 吴创之

  新能源进展. 2023, 11(3): 197-204. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.03.001

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  掌握聚氯乙烯（PVC）和木质纤维素类生物质共热解过程中脱氯提质特性,对开发生活垃圾脱氯预处理技术和实现其无害化具有重要意义。研究了PVC与松木粉（WP）在低温（200 ~ 450℃）共热解过程的提质和Cl的迁移转化特性。结果表明,在热解温度为300 ~ 350℃时,PVC和WP混合物的脱氯效率可以达到98%以上,对应的能量回收率约为76%。在300℃热解温度下停留15 min,超过90%的Cl以HCl形式释放,且HCl释放量随着热解温度升高和停留时间的延长而增加。热解焦油中氯的含量很低,仅为1.80% ~ 3.04%。低温共热解过程中,WP中木质素产生的酚羟基可以促进氯的取代反应,提高脱氯效率。
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  MOF复合生物质炭及其衍生物的高性能电容器

  岳利国, 沈迪军, 肖生福, 杨倩, 李运勇

  新能源进展. 2023, 11(3): 205-212. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.03.002

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  新型金属有机骨架（MOF）的不稳定性和较低的电子导电性,很难将其直接用于可快速发生氧化还原反应、高稳定性的超级电容器。利用农业生产剩余的废弃物作为复合材料导电基底,同时再灼烧MOF结构中的有机单体,以双重炭化策略构筑具有优异导电性及稳定性的电极材料。此外,氧化还原活性物质可均匀地裸露于导电网络表面,确保电化学活性物质与电解液的充分接触。经电化学性能测试,衍生得到的电极材料ZIF-67@C-500的比容量是前驱体ZIF-67@C的近两倍,界面扩散以及电子/离子的传导也优于前驱体。组装的ZIF-67@C-500//AC非对称器件在750 W/kg时表现出最大能量密度,为44.1 W∙h/kg,8 000次循环测试结果表明其具有良好的循环稳定性。这种优异的电化学性能表明,生物质炭材料基底稳定高氧化还原活性的双金属氧化物是构筑高性能超级电容器的有效策略之一。
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  LiCl/PVA/硅胶复合干燥剂涂层制备及其循环除湿特性

  周承喆, 刘林, 李军, 邓立生, 黄宏宇, 罗向龙

  新能源进展. 2023, 11(3): 213-220. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.03.003

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  复合干燥剂由于能够结合多种干燥剂优势而成为新型高效干燥剂研发的热点之一。以硅胶为基质、LiCl为吸湿盐以及具有一定吸湿能力的聚乙烯醇（PVA）为黏结剂制备LiCl/PVA/硅胶复合干燥剂涂层,考察不同LiCl浸渍浓度、PVA质量分数、入口空气湿度和再生温度条件下涂层的循环除湿特性。结果表明,不同实验条件下涂层均具有良好的循环稳定性,循环除湿量随LiCl浸渍浓度、空气湿度和再生温度的提高而增大,随PVA质量分数的增大而减小。
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  含动力学抑制剂体系甲烷水合物微观分解过程

  龙臻, 王谨航, 周雪冰, 何勇, 梁德青

  新能源进展. 2023, 11(3): 221-227. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.03.004

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  注入低剂量水合物动力学抑制剂是防治油气管道中水合物堵塞的有效技术之一。为了实现高效、经济解堵,非常有必要展开动力学抑制剂对水合物分解行为影响规律的研究。利用粉末X射线衍射仪和激光共聚焦拉曼光谱仪在常压、-10℃条件下原位观测纯水体系和含动力学抑制剂聚乙烯基己内酰胺（PVCap）体系的甲烷水合物微观分解过程。结果显示,相比纯水体系,PVCap的存在会减弱sI型甲烷水合物“自保护”效应,加速水合物的分解。甲烷气体在水合物大、小笼中的含量同步降低,且相对含量基本保持恒定,说明PVCap不影响水合物以晶胞为单位进行整体分解。六角冰的（100）和（002）晶面峰面积随时间的变化不同步,且在纯水体系和含PVCap体系中呈现的变化趋势截然不同。
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  生物质热化学转化过程中碱金属分布及迁移特性

  曹晋曾, 魏国强, 袁浩然, 林延, 杨希贤, 邓丽芳, 张声森

  新能源进展. 2023, 11(3): 228-238. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.03.005

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  生物质能源具有分布广泛,总量巨大,H/C比高的优点。对其充分利用可有效缓解当下的化石能源危机,还可以为“碳达峰”及“碳中和”目标做贡献。但在其综合利用过程中,其中含有的碱金属元素会带来诸多问题,严重制约生物质热化学转化利用的发展。主要综述生物质热化学转化过程中碱金属的迁移特性,对生物质热转化中碱金属分析理论技术、生物质中碱金属含量及赋存形态、碱金属迁移转化影响因素进行论述,并对生物质内碱金属元素的赋存形态区分、碱金属释放的原位检测技术以及碱金属迁移转化过程中各反应之间竞争及促进作用进行总结和展望。
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  猪粪中温单级与高温-中温两级厌氧消化效率比较分析

  林敏, 乔玮, 张家豪, 任丽娟, 董仁杰

  新能源进展. 2023, 11(3): 239-246. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.03.006

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  为探究畜禽粪便两级厌氧消化的产气性能及厌氧消化效率,以总固体含量为10.0%的猪粪作为原料,研究猪粪高温（55℃）-中温（37℃）两级厌氧消化工艺的长期连续运行性能,并与中温（37℃）单级厌氧工艺进行比较。结果表明,在近600天长期试验的前期（1 ~ 100 d）,高温反应器酸化反应占主导地位,甲烷含量仅为36.3%,两相工艺挥发性固体（VS）的甲烷产率达0.314 L/g,VS去除率达到60.2%,比单相工艺提高了16%。在长期试验的后期（215 ~ 575 d）,高温反应器甲烷化效果增强,甲烷含量达到55.9%,pH也升高到7.51,挥发性脂肪酸浓度相较前期下降了220%。该阶段两级工艺的甲烷产率为0.294 L/g,比同时期的单级厌氧提升了19%,对应的VS去除率提高了41%。猪粪在长期的两级工艺运行中,第一级的高温罐并不能维持长期的酸化状态,反而长时间呈现出较为明显的产甲烷效果,但第二级的中温罐长期处于相对稳定的产甲烷状态。总体而言,高固体猪粪两级厌氧消化工艺比单级厌氧工艺具有更高的甲烷产率及更好的有机物去除效果。
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  绝对节点坐标法大型风力机复合材料叶片的动态特性

  胡锡彪, 夏鸿建, 李德源

  新能源进展. 2023, 11(3): 247-254. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.03.007

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  为研究大型风力机旋转复合材料叶片的非线性结构动态特性,采用绝对节点坐标法,并基于一般连续介质力学理论和复合材料本构关系,推导广义质量与刚度矩阵,建立大型风力机旋转复合材料叶片的非线性动力学模型。为描述叶片的转动,引入大范围转动连体坐标系,结合摄动原理及线性化方法,构建旋转叶片的状态方程。以非线性梁标准算例验证了模型的准确性,并以DTU-10MW风力机复合材料叶片为对象,分析了静止与旋转条件下的动态特性。结果表明,由于叶片的大型化和非线性变形特点,叶片静止时的挥舞、摆振和扭转振型存在显著耦合;由于动力刚化效应,叶片的各阶频率会随着转速的提高而改变,并对振型的挥舞和摆振产生较大影响。
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  严寒条件CO₂跨临界循环热泵优化技术

  吴锋明, 李帅旗, 李江峰, 田佳垚, 何世辉, 宋文吉, 冯自平

  新能源进展. 2023, 11(3): 255-263. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.03.008

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  以严寒条件CO₂跨临界循环热泵系统为研究对象,采用涡流管技术与二级压缩技术对其进行优化,采用工程方程求解器（EES）软件建立四个热力学模型（单级循环、单级涡流管循环、二级循环、二级涡流管循环）,模拟分析了性能系数（COP）、排气温度等参数随气冷压力、蒸发温度、过热度、级间压力的变化规律。研究表明气冷压力变化对严寒条件下优化系统的性能影响最大,在设定的压力变化范围内（7 MPa ~ 12 MPa）,单级循环、单级涡流管循环、二级循环、二级涡流管循环的COP变化幅度分别为74.40%、60.46%、110.38%、90.94%;涡流管技术在低压缩比条件下优化效果更佳,一定条件下,单级涡流管循环较单级循环COP可提高11.2%;二级压缩技术在高压缩比条件下优化效果更好,在最优气冷压力条件下,二级循环相较单级循环COP可提高18.2%,同时二级压缩技术可降低压缩机排气温度,使压缩机保持较高的等熵效率,且存在最优级间压力使得COP达到最大值。结果表明,当总压缩比不大、级间压力处于较低水平或者需要获取更高的第一级压缩出口温度时,通过改变涡流管参数调节过热度效果更好,与二级压缩技术匹配将更有意义。
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  中药渣能源化的现状与展望

  吕永兴, 胡双清, 姜维, 熊伟, 张元甲, 赵凤潇, 刘天跃, 袁浩然

  新能源进展. 2023, 11(3): 264-272. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.03.009

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  我国中草药行业近年来蓬勃发展,中药渣也随之大量产生。中药渣中富含纤维素,是宝贵的可循环利用的有机固废资源。针对中药渣开发新型技术和完善现有处置工艺,将其转化成高值绿色能源产物,可为中医药相关企业带来可观的经济效益。系统论述了包括生物转化技术、热化学转化技术等处置中药渣主流技术优缺点及研究进展;提供了一套更为系统化处置中药渣的方法,并对其工程案例及成果进行了详细介绍。最后,对中药渣能源化处置的前景进行了展望,以期实现中药渣的高效清洁利用,为中医药产业链绿色发展提供新样板,为推动中医药及相关领域的环保产业发展起到示范引领作用。
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  组分调控非共沸有机朗肯循环研究进展

  黄仁龙, 钟天明, 王亚阁

  新能源进展. 2023, 11(3): 273-279. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.03.010

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  组分调控非共沸有机朗肯循环（ORC）是一种新型的热力发电循环。与传统有机朗肯发电循环相比,其具有调控工质组分浓度比例和提高系统变工况运行性能的优势。介绍了当前组分调控方法在数值模拟、仿真优化和实验研究方面的进展,概述国内外学者对非共沸ORC组分调控研究情况,并提出了后期研究趋势,这对运用组分调控解决ORC变工况运行具有参考意义。国内外对非共沸ORC组分调控仍处于探索阶段,要真正发挥其作用,后期在设计组分调控非共沸ORC系统时,需综合考虑设计条件和工质选取。同时,当前的研究主要聚焦于优化仿真,还缺乏工程实际认证,因此亟需加强实验方面的研究。
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  基于人工智能的屋顶光伏资源评估方法及其应用

  吴兵, 黄悦婷, 白建波, 王诚昊

  新能源进展. 2023, 11(3): 280-288. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.03.011

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  在我国加速推进整县分布式屋顶光伏的大背景下,为直观、可靠地初步评估建筑屋顶可利用的光伏资源,提出一种基于深度学习的屋顶光伏资源评估方法,将图像分割技术与光伏仿真部分结合并应用。先根据双卷积神经网络模型Double U-Net识别建筑屋顶的外轮廓,实现建筑物屋顶的高精度自动提取,进行屋顶边缘的检测及屋顶面积的计算,判断该屋顶光伏组件的数量,使用KLEIN-THEILACKER模型计算出在该屋顶光伏组件最佳倾角和其倾斜面辐照量,最终估算屋顶面积的光伏最佳发电量。提出的Double U-Net模型训练准确度可达95.83%,同时该方法可估算所选屋顶的月、年总辐照量及总发电量。最后,以河海大学常州校区为案例,通过与Solargis网站数据对比,验证了所提出方法具备较高的可靠性和适用性。
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  纳米添加剂对麻疯树甲酯和乙醇混合物蒸发特性的影响

  高建伟, 王筱蓉, 高吉, 孙文强

  新能源进展. 2023, 11(3): 289-294. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.03.012

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  采用悬浮液滴技术研究在873 K和973 K的环境温度下,麻疯树甲酯-乙醇混合物（J70E30）添加不同质量浓度的Fe₃O₄纳米粒子（0.25%、1%、2%）燃料液滴的蒸发特性。结果表明,在873 K和973 K两个温度下,含有不同浓度的纳米流体燃料液滴蒸发过程均可以分为瞬态加热阶段、波动蒸发阶段和平衡蒸发阶段,三种Fe₃O₄纳米粒子浓度液滴的归一化平方直径在平衡蒸发阶段符合d²定律。在873 K温度下,由于纳米粒子较强的布朗运动导致传热效率提高,促进了燃料液滴蒸发速率,其蒸发速率随着纳米粒子浓度增加不断提高;在973 K温度下,纳米流体燃料液滴的蒸发速率则是先减小后增大,但在973 K温度下纳米流体燃料液滴蒸发速率要大于其在873 K时的蒸发速率。