新能源进展

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1. 基于数据分析方法的动力电池系统滥用故障诊断

柏云耀, 邹时波, 李顶根

新能源进展 2020, 8 (1): 1-5. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.01.001

摘要（92）

HTML （41）

PDF（pc）（397KB）（879）

为了提高对于电池滥用故障的检测能力和诊断效率,针对电动汽车动力电池系统以电压、电流和电功率作为主要控制参数的特点,提出了一种基于数据分析方法的动力电池系统滥用故障检测方法。该方法采用局部异常因子(LOF)算法和感知器网络,研究由于电池滥用对电压、电流等数据的一致性和离散分布的影响。结果表明,由于故障造成的异常数据点,其LOF值远大于正常数据,在感知器分类结果中通常输出为“0”。利用局部异常因子算法可以有效找出数据集中的异常数据点,利用LOF算法处理后的数据对感知器进行训练,可以对数据集进行快速分类,进而判断电池是否发生了滥用故障。该方法可为动力电池系统故障检测提供参考。

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2. 木质素基本结构、热解机理及特性研究进展

王则祥, 李航, 谢文銮, 胡斌, 李凯, 陆强

新能源进展 2020, 8 (1): 6-9. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.01.002

摘要（188）

HTML （117）

PDF（pc）（427KB）（2953）

木质素是由三种苯基丙烷单元通过醚键和C—C键相互偶联形成的复杂高分子聚合物,并且与碳水化合物交联形成复杂的结构,其在自然界中的储量仅次于纤维素,传统木质素利用方式效率低,资源浪费严重。热解是一种重要的木质素高效转化利用技术,木质素复杂的结构特性会显著影响其热解过程和产物分布。本文综述了木质素结构和热解机理,概述了不同原料和不同提取方式木质素的热解特性,最后对木质素热解转化进行了展望,为木质素的资源化利用提供理论基础。

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3. 锂离子电池热安全防控技术的研究进展

高飞, 刘皓, 吴从荣, 汪书苹, 范明豪, 汪浩

新能源进展 2020, 8 (1): 15-21. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.01.003

摘要（120）

HTML （55）

PDF（pc）（1087KB）（2080）

在众多储能技术中,锂离子电池以其能量密度大、能量转换效率高、循环寿命长、应用范围广、对环境友好等优势,成为当前最具应用前景的电力系统电池储能技术之一。但现有锂离子电池体系无法从本质上保证其安全性,在使用过程中具有发生热失控乃至燃烧、爆炸等安全事故的风险。本文就锂离子电池的热失控机理、电池本体的安全设计、安全预警、电池组热失控起火的阻燃装置以及消防安全的研究进展进行了综述。

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4. 不同生活垃圾组分热解炭化特性与热解焦傅里叶红外光谱表征

李文涛, 柴宝华, 王美净, 刘一秀, 高丽娟, 韩晓峰

新能源进展 2020, 8 (1): 22-27. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.01.004

摘要（93）

HTML （25）

PDF（pc）（512KB）（769）

对城市生活垃圾(MSW)中6种有机组分进行热解炭化和热解焦傅里叶红外光谱(FTIR)表征。实验结果表明:MSW不同有机组分热解焦产率各不相同,热解焦产率由高到低依次为纸张 > 厨余 > 木屑 > 橡胶 > 织物 > 塑料,办公废纸慢速热解时热解焦产率高达37.50%,聚乙烯(PE)快速热解时热解焦产率仅为3.20%;慢速升温时热解焦产率普遍高于快速升温热解焦产率;MSW有机组分经热解炭化后,羟基(OH)、羰基(C=O)等官能团含量减少,烯属烃及芳香类C=C键含量增加;升温速率越慢,芳香类C=C键含量越高,芳香化程度越高。

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5. 热纤梭菌转化木质纤维素产乙醇的研究进展

徐惠娟, 刘文欢, 樊展源, 刘云云, 梁翠谊, 许敬亮

新能源进展 2020, 8 (1): 28-34. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.01.005

摘要（106）

HTML （72）

PDF（pc）（570KB）（1013）

热纤梭菌是一种高效的、能直接分解纤维素的嗜热厌氧菌,其转化纤维素的主要产物有乙醇、乙酸、乳酸、CO₂和H₂等,是目前最有希望实现纤维素转化工业化的菌株之一。本文综述了热纤梭菌转化木质纤维素产乙醇的相关研究,涉及热纤梭菌的代谢途径、纤维素降解机制及其在合成乙醇方面的最新进展。

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6. 南海北部陆坡天然气水合物成藏特征研究进展分析

苏正, 刘丽华

新能源进展 2020, 8 (1): 35-41. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.01.006

摘要（75）

HTML （33）

PDF（pc）（686KB）（567）

南海北部陆坡区域构造地质控制着气源、流体疏导体系、富集空间及储层物性特征,因此,东沙海域、神狐海域、西沙海槽和琼东南盆地的水合物成藏条件及控制因素具有明显差异性。东沙海域深部气体可沿断层、裂缝、不整合面、砂岩疏导层和气烟囱等通道向上运移,并形成天然气水合物,具有渗漏型水合物产出特征;神狐海域水合物成藏与规模巨大的泥底辟活动相关,并与布莱克海台天然气水合物产出特征具有相似性;琼东南盆地中央坳陷带内为天然气水合物发育的重点区,底辟、泥火山或麻坑构造与天然气水合物发育密切相关。

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7. 碱性双氧水预处理玉米秸秆性质研究

侯明韬, 邢力新, 郝慧慧

新能源进展 2020, 8 (1): 42-48. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.01.007

摘要（89）

HTML （32）

PDF（pc）（1100KB）（871）

使用碱性双氧水对玉米秸秆进行预处理,可以有效提高秸秆的酶解效果。实验表明,最优预处理参数为使用分别占秸秆质量16%的 H₂O₂和25.6% 的NaOH,于40℃下预处理秸秆24 h。对经不同预处理剂处理后的秸秆进行酶解,发现NaOH及碱性双氧水预处理秸秆的酶解还原糖产量为7.48 g/L和8.26 g/L,而经H₂O及H₂O₂预处理秸秆的还原糖产量仅为1.35 g/L和1.59 g/L。通过木质纤维素含量及SEM分析发现,氢氧化钠主要作用为溶解秸秆中的木质素及半纤维素,而双氧水的存在则会破坏秸秆表面结构。计算秸秆预处理前后质量损失发现,双氧水的存在不能显著提高秸秆预处理后的质量损失,但会氧化分解被氢氧化钠溶解的大分子物质,对此过程机理及产物还需进行深入的研究。

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8. 连续蓄热式生物质气化/燃烧供热系统

王建伟, 赵磊磊, 延廷琪

新能源进展 2020, 8 (1): 49-55. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.01.008

摘要（65）

HTML （29）

PDF（pc）（856KB）（876）

生物质能源是一种环境友好的可再生能源,但也存在能量密度低、含水率高、碱金属含量高等缺点,导致其在热利用的过程中存在易结渣、堵灰及腐蚀、热效率不高等问题。本文结合生物质气化、炉内碱金属/硫固定、两级焦油裂解、蓄热式燃烧,以及冷凝热回收等多项先进技术,设计并搭建了连续蓄热式生物质气化/燃烧供热系统。以海洋贝壳类废弃物作为生物质成型燃料的添加剂和生物质焦油裂解过程的催化剂,在实现海洋废弃资源高值化利用的同时,克服了生物质热利用过程中的多项障碍,能够显著提高生物质能热利用效率,同时大幅度降低当前工业及民用供热过程中CO₂、SO_x、NO_x及烟尘的排放,具有良好的经济性与环保性。

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9. 黏土矿物在电池领域的应用研究进展

胡安, 袁鸽, 张宁, 王梦琨, 郭海军, 熊莲, 陈新德

新能源进展 2020, 8 (1): 56-61. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.01.009

摘要（90）

HTML （49）

PDF（pc）（1340KB）（1041）

黏土矿物是一类含水硅酸盐矿物,主要含铝、镁等元素,在我国储量丰富、价格低廉。基于其晶体结构、微观形态和物化特性,黏土矿物可用于制备电池材料,改善电池性能。本文简述了凹凸棒石(坡缕石)、海泡石、蒙脱石等黏土矿物在电池电解质、电极材料中的研究进展,对存在的问题进行了分析,为下一步的研究提出了建议。

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10. 三叶膨胀管换热器壳程强化传热的数值研究

刘世杰, 涂爱民, 尹应德, 朱冬生, 陈二雄, 王飞扬

新能源进展 2020, 8 (1): 62-67. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.01.010

摘要（80）

HTML （43）

PDF（pc）（1047KB）（549）

三叶膨胀管是一种新型强化传热管,针对纵向流换热器特点,设计了三种不同管束结构参数的三叶膨胀管自支撑纵向流换热器。应用FLUENT软件及Realizable k-ε湍流模型,对三种不同结构参数的三叶膨胀管换热器壳程强化传热特性展开了数值模拟,并通过与实验数据的对比,验证了计算模型的可靠性。计算了不同壳程介质流速下,三叶膨胀管换热器壳程的换热系数与压降值,并获得了壳程流体流线以及相应的温度场、速度场和二次流分布图。结果发现,在壳程水流速一致的情况下,管束横向间距越大的三叶膨胀管换热器,壳程拥有更高的综合换热性能和更低的压降值,但相应地,换热系数也更低。流场分析显示,壳程流体流线呈现出三维纵向旋流形态,二次流的出现改变了速度场和温度场分布,二次流的强度随着管束横向间距的减小而增大。

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11. 染料敏化太阳能电池电子传输的数值模拟研究

程友良, 杨卫平

新能源进展 2020, 8 (1): 68-74. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.01.011

摘要（85）

HTML （37）

PDF（pc）（561KB）（1035）

基于电子传输的扩散理论建立了染料敏化太阳能电池(DSSC)的连续性方程,使用适合于二氧化钛(TiO₂)作为光阳极的内部参数,对DSSC电子注入和传输的内在机理进行研究。分别考查温度、TiO₂膜厚、电子寿命、电子扩散系数、光照强度、吸收系数等因素对DSSC光电性能的影响,为DSSC性能的改进及光电转换效率的提高提供理论指导。

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12. 废旧三元锂离子电池正极有价金属的回收工艺研究

黎华玲, 陈永珍, 宋文吉, 冯自平

新能源进展 2020, 8 (1): 75-80. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.01.012

摘要（71）

HTML （34）

PDF（pc）（1672KB）（1207）

随着电动汽车和大规模储能市场的快速发展,锂离子电池的销量快速增长,随之产生的废旧锂离子电池数量也日益增长。其中,三元正极锂离子电池含有锂、镍、钴、锰等有价金属,具有较高的回收价值。本文以废旧三元锂离子电池正极片为原料,采用高温热处理法去除正极中的粘结剂和导电碳,以提高有价金属在酸液浸出的回收率。重点考察了高温热处理的温度和时间对有价金属酸浸出率的影响。结果表明:当三元正极热处理温度为650℃、时间为120 min时,正极中粘结剂和导电碳分解完全;在酸浸实验中,在硫酸浓度为4 mol/L,H₂O₂体积含量为11.1%、固液比为55.5g/L、反应温度为80℃、反应时间为2 h条件下,锂、镍、钴、锰的浸出率分别达到99.5%、98.9%、98.7%、98.7%。

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13. 质子交换膜燃料电池冷启动时阴极催化层内多场耦合的介孔尺度模型

廖梓豪, 魏琳, 索振邦, 石伟玉, 蒋方明

新能源进展 2020, 8 (2): 81-90. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.02.001

摘要（62）

HTML （33）

PDF（pc）（1453KB）（916）

为详细解析质子交换膜燃料电池（PEMFC）零下温度启动过程,建立了电池冷启动时多场耦合过程的介孔尺度数值模型。几何模型基于随机网格法（SGM）重建的催化层介孔结构,数学模型描述了物质传输、电荷传输、电化学反应和汽-冰相变过程。数值分析了电池冷启动过程中催化层内冰的生成和演化,重点探讨了冰的生成及形貌对电池性能的影响,推导出电化学活性反应面积与结冰量的关系式。

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14. 低温等离子体对甲烷/氧反扩散火焰影响的实验研究

周思引, 田园, 聂万胜, 郑体凯, 石天一

新能源进展 2020, 8 (2): 91-99. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.02.002

摘要（70）

HTML （45）

PDF（pc）（2901KB）（612）

为探究低温等离子体对甲烷/氧反扩散火焰的影响,通过对同轴式喷注器环缝甲烷射流施加介质阻挡放电产生甲烷等离子体,综合采用多种测量手段实验研究了多种工况下该低温等离子体特性及火焰关键参数的变化。结果显示,放电击穿电压随混合比增大而减小,电流脉冲数量和幅值则随混合比增大而先增加后减小;甲烷等离子体呈灰白色,低电压下提高气体流量则放电有所减弱;受等离子体气动效应作用,放电后甲烷射流角有所增大,且电压越高射流角越大,增幅则逐渐减小,过高激励强度下射流发生失稳;等离子体通过改变燃料和氧化剂的掺混而影响甲烷/氧反扩散火焰的形态,使得火焰中心高度总体有所下降,特征长度缩短,释热强度则有所增加,其中小流量、低混合比条件下作用效果更明显;喷注器功率则随混合比上升而先增大后减小。

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15. 真空玻璃与单层玻璃盖板PV/T集热器性能的对比研究

许茹茹, 李照萌, 徐礼颉, 季杰

新能源进展 2020, 8 (2): 100-108. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.02.003

摘要（50）

HTML （30）

PDF（pc）（1082KB）（541）

提出一种真空玻璃盖板平板式PV/T集热器,建立了真空玻璃和单层玻璃盖板PV/T集热器的传热模型,并分别搭建了两种PV/T热水系统的实验平台进行模型的实验验证。预测结果与实验测量结果的均方根偏差（RMSD）在0.71% ~ 11.17%之间。利用数学模型模拟了真空玻璃与单层玻璃盖板PV/T集热器在合肥冬季的热、电性能,并比较了两者性能的差异。模拟结果表明真空玻璃盖板PV/T集热器的顶部热损失平均为22 W,而单层玻璃盖板PV/T集热器热损失平均为107 W。使用真空玻璃盖板能显著减少PV/T集热器的顶部热损失。真空玻璃盖板PV/T集热器相对单层玻璃盖板PV/T集热器的全天热效率提高了5.68%,二者分别为41.76%和36.08%,全天电效率分别为11.76%和12.79%,相差1.03%。

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16. 稻壳粉燃烧过程中颗粒尺寸和形态的演变

杨淑贞, 蒋吕啸, 盛昌栋

新能源进展 2020, 8 (2): 109-114. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.02.004

摘要（47）

HTML （19）

PDF（pc）（970KB）（803）

以颗粒尺寸为250 ~ 300 μm的稻壳粉为研究对象,通过高温沉降炉中的热解和燃烧实验结合颗粒样品的扫描电子显微镜图像分析方法,研究了稻壳粉燃烧过程中颗粒尺寸和形态的变化及热解、燃烧条件的影响。结果表明,热解时颗粒宽度等尺寸参数均缩小,温度的影响较小;焦燃烧时颗粒尺寸因破碎明显减小,温度、气氛等燃烧条件通过影响破碎进而影响尺寸变化。对于形态参数,热解和燃烧后横纵比的变化及实验条件对其变化的影响与尺寸参数相似;热解和燃烧后圆形度几乎无变化;圆度在热解后变化也较小,而燃烧后明显减小;实验条件对圆形度、圆度的变化几乎无影响。

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17. 电热型管壳式相变蓄热器的设计与性能实验

姚远, 龚宇烈, 陆振能, 刘雨兵, 曲勇

新能源进展 2020, 8 (2): 115-122. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.02.005

摘要（55）

HTML （38）

PDF（pc）（905KB）（580）

相变蓄热技术近年来在电力削峰填谷的应用中发挥了重要作用,成为供热领域的新热点。本文设计了以PTC电加热棒为发热源,水为载热介质,纳米共晶水合盐为相变蓄热材料的管壳式相变蓄热器。实验研究了蓄放热过程中装置内部水和相变材料的温度分布情况以及特定温度范围的蓄放热性能及变化规律。结果表明,以圆管正三角阵列 + 折流板为特征的管壳式换热器结构可以使蓄热器内部温度分布更加均匀;以某测温点水温75 ~ 98℃变化区间为蓄放热周期,蓄热周期的实际蓄热量为779 796 kJ,有效蓄热系数达到0.91,平均蓄热功率为94.13 kW;在放热周期,放热功率从74.2 kW随水温的下降而逐渐减小至51.8 kW,当水温降至相变温度以下时,放热功率趋于稳定。

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18. 汽车空调制冷剂直冷动力电池热管理系统的PID控制研究

林必超, 岑继文, 蒋方明

新能源进展 2020, 8 (2): 123-130. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.02.006

摘要（189）

HTML （60）

PDF（pc）（2155KB）（860）

电池热管理对电动汽车的安全和寿命至关重要。本文采用铝翅片铜管作为基础结构,设计一种结构紧凑、轻量型的18650型锂离子电池模组,采用基于PID原理的算法作为电动汽车空调系统电子膨胀阀的控制方案,实验研究R134a制冷剂直接气液两相流冷却电池模组的换热性能。结果表明：所提出的电池热管理系统能够快速响应温度的变化,并降低电池模组的温度。此外,当控制方案为动态温度PID算法时,电池模组以1 C倍率放电过程中电池之间的最大温差小于4℃,并且电池模组的最高温度低于36℃。

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19. 一种分散在多孔碳上的碳包覆硅负极的制备及应用

胡倩倩, 长世勇, 张灵志, 曹树彬, 董海勇, 高振宇, 洪晔

新能源进展 2020, 8 (2): 131-135. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.02.007

摘要（74）

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PDF（pc）（1373KB）（1292）

硅负极具有高比容量的显著优势,其理论比容量（4 200 mA∙h/g）达到传统石墨负极的10倍以上,被认为是锂离子电池最有潜力的负极之一。然而,硅负极存在导电性较差、充放电过程中体积膨胀巨大等诸多问题,导致其循环性能较差,限制了大规模实际应用。本文提供了一种高性能硅负极的制备方法及应用,通过将硅负极分散在多级孔碳中,连同黏结剂聚丙烯腈涂覆在集流体上,再对极片进行热处理实现聚丙烯腈碳包覆,有效提高电极的整体导电性并能为巨大的体积变化提供空间,从而提升硅负极的大倍率性能和循环稳定性。

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20. 海上储能技术发展动态与前景

高捷, 赵斌, 杨超, 杨恒瑞, 韩晓刚

新能源进展 2020, 8 (2): 136-142. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.02.008

摘要（109）

HTML （72）

PDF（pc）（373KB）（2245）

海洋拥有巨大的能源资源潜力,而储能技术是新能源革命的关键,推动海上储能技术发展势在必行。本文首先阐述了海上储能技术的出现与发展,以风电、锂电、多能互补技术在海上储能的实际应用为例,介绍了储能技术从陆地到海洋的技术转移模式。其次列举了能够利用海水特点、适应海洋环境的储能技术与形式。海水运动虽复杂多变却蕴含丰富的能量,纳米发电机能够对海水运动能量进行有效收集。最后从长期、短期、应用场景三方面展望了海上储能技术的发展前景,总结指出海上储能技术在清洁开发利用海洋能源中的重要性以及推进海上储能技术发展在新能源革命时代的必要性。

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21. 锂硫电池电解质研究进展

刘凡, 曹树彬, 欧先国, 胡倩倩, 李昌明

新能源进展 2020, 8 (2): 143-150. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.02.009

摘要（112）

HTML （49）

PDF（pc）（690KB）（1972）

环境和能源是人类社会发展的两大核心问题,开发具有更高性能的新型二次电池体系是目前解决能源存储和实现环保交通出行的重要研究方向。锂硫电池比传统锂离子电池具有更高的理论比能量,而且活性物质硫储量丰富、价格低廉、容易获取,对环境友好,应用前景广阔。而电解液是锂硫电池重要的组成部分,开发新型功能性电解质对于抑制锂硫电池的穿梭效应以及电池安全性有着重要的意义。本文从电解质盐、溶剂、添加剂以及固体电解质几个方向对锂硫电解液进行了综述,并对锂硫电解液未来的发展方向进行了前瞻性的探讨。

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22. 建筑集成微电网储能配置与控制方法研究进展

李玉宏, 林莉, 许大有, 陈维铅, 甘生萍

新能源进展 2020, 8 (2): 151-156. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.02.010

摘要（90）

HTML （66）

PDF（pc）（1356KB）（585）

与建筑集成的微电网,能最大程度消纳分布式发电源能量,同时解决分布式发电源直接接入配电网所带来的功率波动性及电能质量问题。本文基于分布式电源类型、储能类型和用户经济,阐述建筑微电网在储能配置与控制方法的研究进展。展望建筑集成微电网的未来重点研究方向。

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23. 天然染料敏化太阳能电池性能模拟研究

程友良, 杨卫平, 李卫华, 邹俊雄

新能源进展 2020, 8 (2): 157-164. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.02.011

摘要（60）

HTML （37）

PDF（pc）（550KB）（1011）

基于电子传输的扩散理论建立了染料敏化太阳能电池（DSSC）的连续性方程,并在扩散方程的基础上,将单一天然染料及混合天然染料的吸收光谱参数引入连续性方程中,对模拟得到的天然染料的伏安特性曲线进行分析与评价,得到了高效率的天然染料及最优天然染料组合。本研究对天然染料敏化太阳能电池的应用与技术发展具有一定的指导意义。

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24. 我国生物燃料乙醇产业新进展

林海龙, 林鑫, 岳国君

新能源进展 2020, 8 (3): 165-171. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.03.001

摘要（66）

HTML （44）

PDF（pc）（562KB）（1634）

燃料乙醇产业发展近20年来,为支持国家三农事业、改善大气环境、减少原油进口做出多重贡献。近年来,在国家政策推动下,我国生物燃料乙醇产业引起各界高度关注。产业链相关的生产企业、科研机构、石化和汽车行业等从不同视角做了大量实践和研究。本文从生物燃料乙醇技术进步、炼油产业的关联效应、对汽车行业的影响三方面进行概述,分析当前发展生物燃料乙醇产业呈现的新趋势。技术进步方面,从研究到生产实际,已更多地着眼于开发多种原料灵活加工的方式,构建新的产品结构,并采用技术手段降低过程能耗、发掘净能量提升空间、降低生产成本,开辟纤维素乙醇技术的新途径;此外,在产品转化率的科学评价方式、建立可持续综合效益评估模型以及设计新型对称双阴极结构解决乙醇燃料电池稳定性问题有更深入的研究。炼油产业关联效应方面,大量研究分析了油品升级、乙醇的加入对尾气污染物排放的影响;而燃料乙醇对炼油行业的影响涉及油库的改造、对组分油品质的要求、产品结构优化等诸多层面。汽车行业对新燃料系统的关注度也在不断提高,在乙醇汽油的燃烧效率、喷射策略和非常规污染物排放控制等方面有新的方案和比较。整体产业链的研发活力不断加强,正带动产业向着高质量方向发展。

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25. 基于EPR检测技术的香兰素热解机理研究

李国翔, 骆仲泱, 周庆国, 孙浩然

新能源进展 2020, 8 (3): 172-177. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.03.002

摘要（60）

HTML （37）

PDF（pc）（974KB）（611）

采用香兰素为木质素模型化合物,结合电子顺磁共振技术（EPR）以检测其热解反应的中间产物,通过确定中间产物的变化规律论证香兰素的热解机理及热解的反应路径。结果表明,对于香兰素而言,原位检测得到结焦中间产物的前驱体和一大部分稳定的碳自由基,而冷阱-捕获到的自由基主要为苯甲酰自由基、甲基自由基、OH自由基和H自由基。证明了香兰素的热解反应过程中存在自由基反应,同时也确认并提出了香兰素热解的反应路径。

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26. 铁酸铜尖晶石催化甲醛氧化的性能研究

丁俊彦, 刘晶, 杨应举, 王震

新能源进展 2020, 8 (3): 178-183. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.03.003

摘要（52）

HTML （16）

PDF（pc）（5130KB）（726）

通过溶胶-凝胶-自蔓延燃烧法制备了系列Cu_xFe_3-_xO₄尖晶石催化剂。采用XRD和XPS表征方法对催化剂晶相结构及表面元素价态进行了分析,考察了Cu_xFe_3-_xO₄催化甲醛的氧化效率。采用密度泛函理论探究了甲醛吸附在CuFe₂O₄表面的最稳定构型和吸附机理。结果表明,Cu_xFe_3-_xO₄催化剂主要由Cu-Fe尖晶石相和部分CuO、Fe₂O₃相组成。Cu_0.5Fe_2.5O₄催化甲醛氧化效率最佳,在温度高于250℃时氧化效率达到90%以上。甲醛在CuFe₂O₄(100)表面的吸附属于化学吸附,吸附能为 -107.15 kJ/mol。

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27. 污泥基生物炭的制备及其作为污泥调理剂的可行性探究

吴佳欢, 鲁涛, 袁浩然, 陈勇

新能源进展 2020, 8 (3): 184-191. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.03.004

摘要（58）

HTML （25）

PDF（pc）（1611KB）（888）

基于污泥资源化利用需求,选用市政污泥制备污泥基生物炭,通过冷场扫描电镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）及氮吸附比表面积分析仪对其进行物化性质表征。结果显示：当污泥和浓硫酸按照1∶2比例活化时制备得到的生物炭比表面积最大,但弱酸或强碱弱酸盐有利于提高活化后污泥基生物炭官能团种类。此外,将污泥基生物炭作为活性污泥调节剂,对其可行性进行了探究,采用沉降性能、过滤性能和脱水性能作为调理后活性污泥脱水性能评价指标。结果表明：在CO₂氛围下制备的污泥基生物炭调理后,活性污泥脱水性能最好,泥饼含水率仅为50%,满足单独焚烧用泥质和卫生填埋对泥饼含水率的要求,显示出污泥基生物炭用作污泥调理剂具有良好的可行性。

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28. Rb掺杂Li₄Ti₅O₁₂作为锂离子电池负极材料的合成及电化学性能

SMOLIANOVAInna, 张聪聪, 赵欣悦, 张灵志

新能源进展 2020, 8 (3): 192-199. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.03.005

摘要（37）

HTML （14）

PDF（pc）（587KB）（723）

合成了不同Rb掺杂量的钛酸锂（Li_4-_xRb_xTi₅O₁₂; x = 0.010, 0.015, 0.020）作为锂离子电池的负极材料。测试结果显示,Rb离子掺杂有效增强了钛酸锂的电子电导率。相同的测试条件下,相比于未掺杂样品和高Rb含量掺杂样品（x = 0.015, 0.020）,适量的Rb掺杂钛酸锂（Li_3.99Rb_0.01Ti₅O₁₂; x = 0.010）表现出最优的电化学性能。Li_3.99Rb_0.01Ti₅O₁₂材料表现出161.2 mA∙h/g的初始容量,且在1 C下经过1000次循环后容量保持率可达90.9%。此外,全电池Li_3.99Rb_0.01Ti₅O₁₂ // LiFePO₄在0.5 C条件下首次放电容量为144 mA∙h/g,经过150次循环后,容量保持率为78.8%。

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29. 生物质气化工艺废水特征及预处理实验研究

谢建军, 陈程远, 杨文申, 郎林

新能源进展 2020, 8 (3): 200-206. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.03.006

摘要（60）

HTML （40）

PDF（pc）（356KB）（839）

对生物质气化中试现场产生的废水进行了水质及水量特征分析,针对生物质气化工艺废水固体颗粒含量高、有机物浓度高、难生化降解、废水增量少的特点,采取减压蒸馏及芬顿氧化对生物质气化废水进行预处理。实验结果表明,在85 ~ 90℃、真空度 -0.07 ~ -0.095 MPa减压蒸馏条件下,废水COD、NH₄-N脱除率分别为74.38%、94.46%;在Fe²⁺-H₂O₂体系中,考察了H₂O₂与废水质量比、H₂O₂与Fe²⁺摩尔比、反应时间、H₂O₂浓度对COD、NH₄-N、TOC、TN等的影响,当H₂O₂与废水质量比为8.40%时,可将减压蒸馏蒸出液COD从2.05 × 10⁴ mg/L降至4.11 × 10³ mg/L,NH₄⁺-N从143 mg/L降至11.1 mg/L。

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30. 蒸汽再压缩技术研究现状与发展趋势

张建军, 李帅旗, 陈永珍, 黎华玲, 陈小强, 冯自平

新能源进展 2020, 8 (3): 207-215. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.03.007

摘要（82）

HTML （51）

PDF（pc）（1041KB）（1774）

干燥、浓缩等高能耗工序在消耗大量高压蒸汽的同时产生大量乏汽,这些乏汽因温度、压力过低无法被直接利用而排放,造成大量蒸汽潜热浪费。本文对可用来充分回收乏汽汽化潜热、提高系统热效率的蒸汽再压缩技术进行了介绍。经过蒸汽再压缩系统压缩后,乏汽的压力与温度同时被升高重返生产工艺,实现乏汽汽化潜热充分回收利用。首先对生产过程中不同蒸发方式的特点和不足进行了比较,如单效蒸发、多效蒸发及多效闪蒸等蒸汽利用技术;然后分析了实现乏汽升压的不同方法包括热力蒸汽升压技术和机械式蒸汽升压技术的应用现状及优缺点。对机械蒸汽再压缩（MVR）技术进行了详细介绍,在比较离心式蒸汽压缩、罗茨式蒸汽压缩和螺杆式蒸汽再压缩技术的基础上,详细分析了螺杆式蒸汽再压缩技术在蒸汽再压缩领域的应用及发展趋势。最后,简要介绍了蒸汽压缩技术在制冷、热泵领域的应用前景及蒸汽再压缩技术在干燥与浓缩等领域的应用概况,着重介绍了MVR技术在浓缩、干燥、海水淡化等领域的应用情况及节能改造措施。指出了未来蒸汽再压缩技术的发展趋势。

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31. 层状富镍过渡金属氧化物正极材料衰减机理研究进展

殷志刚, 王静, 曹敏花

新能源进展 2020, 8 (3): 216-226. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.03.008

摘要（110）

HTML （37）

PDF（pc）（1670KB）（1445）

层状富镍过渡金属氧化物正极材料因具有比容量高、价格低廉以及对环境友好等特性而受到广泛关注,并已在产品中应用。但其本身固有的一些缺陷,如在循环过程中结构稳定性较差、高温循环衰减过快、导电系数较低及储存性能不佳等,极大地限制了其在各个领域的广泛应用。本文对近年来高镍层状过渡金属氧化物正极材料在循环过程中容量衰减有关机理进行概括总结,并针对不同衰减机理给出简要改进方法。

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32. 海洋天然气水合物开发产能及出砂研究

卢静生, 李栋梁, 何勇, 史伶俐, 梁德青, 熊友明

新能源进展 2020, 8 (3): 227-233. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.03.009

摘要（108）

HTML （40）

PDF（pc）（4952KB）（545）

海洋天然气水合物多分布在深水非成岩储层,其开采过程中易出现泥砂运移（出砂）的情况且难以避免,然而出砂条件下的水合物产能估算偏差较大。本文通过室内海洋水合物降压开采出砂实验数据和海洋水合物试采公开资料,首次推导了出砂条件下现场尺度海洋水合物储层产能情况：在相当于1 200 m水深覆压、30.5 m厚的水合物细砂储层和7寸垂直井不防砂的情况下,得到最大产气速率4.63 ~ 14.1 m³/s,折合40.01×10⁴ ~ 121.84×10⁴ m³/d,综合出砂率0.16% ~ 10.74%;泥质储层在不防砂垂直井和水平井单个半径12 mm射孔下,其最大产气速率达到79.95×10⁴ m³/d和170 m³/d,但其综合出砂率是灾难性的。由于时空限制,产气速率、综合产能和出砂率还有很大提升空间,在平衡综合出砂率（控砂精度）和产气效率（产能）的情况下,有望达到产业化规模。本研究为合理估算出砂条件下的海洋天然气水合物产能提供支撑。

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33. 多极子局域表面等离子体共振吸收体的制备和光热性能研究

王海龙, 刘曼

新能源进展 2020, 8 (3): 234-244. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.03.010

摘要（55）

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PDF（pc）（4499KB）（824）

贵金属纳米材料的局域表面等离子体共振（localized surface plasmon resonance, LSPR）在入射光辐照时,形成强大的高温热点（hot-spots）,驱动周围介质快速发生汽化相变,快速产生高温光热蒸汽。LSPR吸收体的光学特性具有形貌依存性,LSPR吸收体的吸收光谱在紫外-可见-近红外光内可大范围调控,但单一形貌的LSPR吸收体的吸收光谱覆盖范围有限,影响其光热转换效率,改进和拓宽吸收体的吸收光谱一直是光热领域的难题。纳米簇、自组装等组合体和核壳等复合体形成的耦合增益效应,可以增强LSPR吸收强度或拓宽吸收范围。本文通过改进核壳的制备方法,首先在核表面负载Ag纳米晶作为壳层的生长基点,再通过外延生长形成非连续壳层,壳层的临近纳米晶产生耦合增益效应,形成多极子等离子体共振吸收峰,实现单个吸收体的多个吸收峰特性,拓宽吸收体的吸收光谱,为改进单个吸收体的光吸收体特性提供了一种可行策略。多极子共振吸收体的综合光热性能优异,室外光热实验表明,多极子共振吸收体可快速、高效产生高温过热蒸汽,同时宽吸收范围的多极子共振吸收体可高效俘获低能量密度的太阳光,日均综合光热性能优异,日均光热转换效率达65%以上。

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34. 双酸改性对低品位凹凸棒石吸附性能和白度的影响

彭芬, 胡安, 张海荣, 郭海军, 姚时苗, 熊莲, 陈新德

新能源进展 2020, 8 (3): 245-250. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.03.011

摘要（54）

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PDF（pc）（995KB）（514）

以低品位凹凸棒石为原料,采用双酸活化法,对原料及酸改性样品进行了SEM、XRD、XRF、BET表征及分析,以其对大豆油的脱色率为性能评价,探讨了双酸改性对低品位凹凸棒石吸附性能和白度的影响规律。研究表明,低品位凹凸棒石的改性方法采用双酸活化法——先硫酸酸化再盐酸酸化,得到的样品对大豆油的脱色率为76.83%,达到国家标准值,白度也较高,为71.8%。低品位凹凸棒石原矿中含钙物质的杂质较多,硫酸改性后吸附性能没有得到明显提高,可能是由于微溶的硫酸钙残留在样品表面或孔隙中。此外,低品位凹凸棒石及酸改性样品对大豆油除了物理吸附外,还存在一定的化学吸附。

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35. 基于宽频复电阻率的含黏土沉积物中水合物饱和度计算方法

邢兰昌, 牛佳乐, 魏伟, 韩维峰, 魏周拓, 葛新民

新能源进展 2020, 8 (4): 251-257. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.04.001

摘要（70）

HTML （26）

PDF（pc）（583KB）（499）

天然气水合物沉积物中的黏土成分显著影响沉积物的电学特性以及水合物饱和度的计算模型。以自主设计开发的复电阻率参数测量装置为实验平台,在20 Hz ~ 100 kHz频率范围内测试了黏土条件下含水合物海沙体系的复电阻率,分析了复电阻率的频散特性、黏土影响以及主导的电极化机制,利用泥质修正Archie公式建立了基于宽频复电阻率的水合物饱和度计算模型。研究结果表明：（1）含水合物海沙体系的复电阻率呈现出显著的频散特性,双电层极化和界面极化分别是20 Hz ~ 1 kHz和1 ~ 100 kHz频段主导的极化机制;（2）黏土颗粒表面的双电层发生形变增强了含水合物沉积物双电层极化作用,提高了复电阻率相角和虚部的绝对值;（3）在20 Hz ~ 100 kHz频率范围内泥质修正Archie公式岩性系数较为稳定,而胶结指数和饱和度指数与测试频率之间的关系在20 Hz ~ 1 kHz和1 ~ 100 kHz频段差异显著,因此应分频段建立水合物饱和度计算模型。本研究为探讨含水合物沉积物的低频电学特性和建立含黏土沉积物中水合物饱和度计算模型提供了新的途径。

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36. 生物油在钌镍双金属催化剂下加氢脱氧制备液体燃料

李荣萱, 郑志超, 李雨航, 欧阳俊, 袁楚宜, 舒日洋, 陈颖

新能源进展 2020, 8 (4): 258-263. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.04.002

摘要（57）

HTML （29）

PDF（pc）（1750KB）（964）

研究了生物油及其模型化合物在RuNi双金属催化剂作用下加氢脱氧制备烃类液体燃料。实验比较了单金属催化剂与双金属催化剂的反应效果,结果表明双金属催化剂的催化活性更高。在260℃下,RuNi双金属催化剂催化愈创木酚反应,可基本转化为环己烷,而单金属Ru催化剂转化率只有49.4%,单金属Ni催化剂转化率很低。该RuNi双金属催化剂用于生物油的加氢脱氧也有很好的效果,在280℃下,生物油中的碳氢化合物含量从反应前的15.6%增加到反应后的63.0%。

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37. 含甲烷水合物的石英砂渗透率实验和分形模型对比研究

李世龙, 李刚, 魏纳, 李小森, 吕秋楠

新能源进展 2020, 8 (4): 264-271. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.04.003

摘要（73）

HTML （34）

PDF（pc）（436KB）（692）

含水合物的多孔介质渗透率是影响水合物开采的关键参数,多孔介质渗透率与水合物的饱和度密切相关。定量研究多孔介质渗透率随水合物饱和度的变化,对自然界中天然气水合物藏内渗流场的研究具有重要的理论价值。本文以平均粒径为139.612 μm的石英砂为多孔介质,采用稳态注水法测量在不同甲烷水合物饱和度（0 ~ 28.56%）下的石英砂渗透率,将实验数据与两种不同水合物赋存形式（颗粒包裹、孔隙填充）下的石英砂渗透率二维分形模型进行了对比。结果表明,石英砂渗透率比K_r随甲烷水合物饱和度S_h的增大呈现指数减小的趋势。当水合物饱和度低于11.83%时,渗透率比下降缓慢。而当水合物饱和度高于11.83%时,渗透率比下降迅速;当饱和度指数n = 12时,渗透率分形模型与实验数据吻合良好。通过分形模型与实验数据对比,发现当水合物饱和度低于11.83%时,甲烷水合物的赋存形式为颗粒包裹型。在11.83% ~ 28.56%水合物饱和度范围内,甲烷水合物的赋存形式为孔隙填充型。本研究成果量化了石英砂渗透率与甲烷水合物饱和度的关系,确定了含甲烷水合物的石英砂的渗透率分形模型的参数取值。

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38. 末次冰期以来珠江口盆地深水区天然气水合物稳定带演化

刘杰, 金光荣, 邬黛黛, 杨睿, 刘丽华

新能源进展 2020, 8 (4): 272-281. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.04.004

摘要（58）

HTML （26）

PDF（pc）（3683KB）（532）

珠江口盆地深水区具备优良的天然气水合物成藏条件,是南海重要的天然气水合物资源勘探区。利用CSMHYD软件模拟预测了天然气水合物相平衡条件下,现今珠江口盆地的天然气水合物稳定带厚度分布和末次冰期以来水合物稳定带厚度的演化特征,同时讨论了晚更新世冰期以来海平面、底水温度对该区天然气水合物稳定带变化的影响,以及水合物分解对环境的影响。结果表明：（1）水深超过600 m的海域具备形成天然气水合物的温压条件;水合物稳定带平均厚度245 m,其中南部稳定带的最大厚度超过330 m,是有利的水合物勘探区;（2）中层水团温度上升很可能是新仙女木末期珠江口盆地深水区天然气水合物分解的主要诱发因素;（3）B/A暖期到YD冷期结束时水合物稳定带面积减少约0.65×10⁴ km²,分解释放的甲烷量约0.38×10¹³ m³,折算成总碳量约为1.9 Gt。

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39. 天然气水合物储层水力压裂研究进展

姚远欣, 李栋梁, 梁德青

新能源进展 2020, 8 (4): 282-290. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.04.005

摘要（64）

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PDF（pc）（1789KB）（1349）

天然气水合物是一种广泛分布于海底地层中重要的未来战略能源,但在开采过程中,由于水合物储层介质颗粒粒径较小,孔隙多被固态水合物占据,储层渗透率低,制约着天然气水合物开采的产业化进程。当今水力压裂技术已广泛应用于低渗透油气藏的增产作业中,本文总结了近年来国内外对天然气水合物储层应用水力压裂技术的研究现状,从压裂实验、数值模拟和压裂液等方面进行了讨论。结果表明,水力压裂可以创造人工裂缝,扩大水合物解离面积,提高储层渗透率和天然气产量,有利于商业开发。储层的脆性响应问题、开发新型压裂液以及压裂对水合物储层地质安全的影响,都是水合物储层水力压裂研究亟待解决的问题。

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40. 变转速光伏直驱分级制冷冰箱的实验研究

郭泽伟, 季杰

新能源进展 2020, 8 (4): 291-295. DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2020.04.006

摘要（50）

HTML （27）

PDF（pc）（2006KB）（457）

为提高制冰速率,提出了一种变转速的光伏直驱双蒸发器分级冰箱,并对其进行实验研究。分别研究冰箱的制冷模式、环境温度变化和光伏板-电压放大器匹配对制冰性能的影响。与非速冷模式相对,速冷模式冰箱提前1.5 h开始制冰,冷却速率提高62.5%;环境温度从10℃变化到30℃,冷却速率下降37.2%;150W-360倍与125W-300倍两种光伏板和电压放大器组合,速冷模式下前者比后者冷却速率提高了18.6%,制冰量提高27.8%。实验结果表明,双蒸发器分级冷却方案可以实现速冷,环境温度对冰箱的速冷性能影响显著,光伏板和电压放大器合理匹配能有效提高冰箱的性能。

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新能源进展 2020年 8卷