针对锂枝晶生长问题，设计了一种磷/锡复合碳纤维骨架结构，锡作为成核位点降低锂金属成核能垒，同时磷掺杂促进锂离子的快速传输，最终成功实现锂在骨架结构内部均匀沉积，抑制锂枝晶的生长。电化学性能测试结果表明，磷/锡复合碳纤维骨架结构可以有效提高库仑效率和锂离子传质动力学，具有优异的循环稳定性和倍率性能。在1 C倍率和N/P比为2.5的贫锂条件下全电池可以稳定循环250次，平均容量衰减率仅为0.14%。该结构设计思路可以为高性能锂金属负极的设计应用提供参考。

为提高热能存储与利用的效率，探究了高效接触熔化对翅片式潜热储热器储热性能的强化特性。基于修正的等效热容法构建了考虑固体传导、自然对流和固态相变材料运动的全耦合接触熔化模型，探讨了翅片式潜热储热器中传统约束熔化和接触熔化过程的熔化前沿形貌演化行为、对流传热特性和动态传热性能。此外，深入分析了换热流体的入口温度和体积流量对高效接触熔化的影响机制。研究结果表明：约束熔化和接触熔化的早期均由热传导主导，而熔化后期约束熔化和接触熔化过程中分别诱发了自然对流和混合对流传热模式。与约束熔化相比，接触熔化的熔化速率和传热均匀性均有所改善，翅片式潜热储热器中接触熔化的完全熔化时间缩短了36.7%。入口温度的升高可以增强接触熔化的性能，但增强程度逐渐减小。随着体积流量的增加，接触熔化的传热性能得到提升，但其变化程度小于入口温度的影响。此外，存在一个临界体积流量，超过该值后，接触熔化的传热性能几乎保持不变。

含水合物沉积物的声学特性受到水合物饱和度和微观赋存模式、骨架颗粒排列方式和形状等因素的影响，目前尚缺少针对骨架颗粒排列方式和颗粒形状影响规律和机理的研究。基于电−力−声多物理场耦合建模方法建立了不同骨架颗粒排列方式和不同颗粒形状条件下的含水合物沉积物有限元数值模型，探讨了不同水合物分布模式和饱和度条件下骨架颗粒排列方式和形状对沉积物声速和声衰减特性的影响规律和机理。研究结果表明：（1）水合物饱和度较低时，骨架颗粒菱形排列模型中石英砂颗粒体积占比高于立方排列模型，菱形排列模型的声速相对较高；随着水合物饱和度的升高，两类模型中水合物体积占比差异随之增大，水合物在立方排列模型中的体积占比相对较高，菱形排列模型的声速增长速率较低；（2）菱形排列模型的孔隙度小于立方排列模型，声波传播过程中能量衰减较低；（3）与圆球颗粒模型相比，椭球颗粒模型包含纵横比小且数量多的孔隙，导致椭球颗粒模型体积模量较小、声速较低；（4）椭球颗粒模型中孔隙的数量较多且尺寸较小，导致椭球颗粒模型中的波能损耗低于圆球颗粒模型。研究结果可为天然气水合物储层地震勘探和声波测井数据的解释提供理论支撑。

在众多储能元件中，超级电容器因具有功率密度高、倍率性能优异、循环稳定性好的优点而受到广泛关注。以低成本、绿色清洁、含碳量高的生物炭作为电极材料是目前的主要研究方向。回顾了生物炭制备方法包括热解、水热和气化对生物炭作为电极原材料的适应性；分析了生物炭比表面积、孔隙结构、官能团、电导率等性质对超级电容器性能的影响；讨论了生物炭物理活化、化学活化、原子掺杂、导电聚合物与生物炭复合、金属氧化物与生物炭复合等活化改性方法对超级电容器性能的提升；比较了常见生物质类型如木质、海洋生物质、草本和水果等生物质在超级电容器中的应用性能。结果表明：以高比表面积和构建合适的介孔微孔比为生物炭改性目标，并通过掺入杂原子或导电聚合物来增加比电容是合适路径。在众多生物质中，木质生物质因孔隙发达、灰分低、纤维素含量高等优势而成为主要研究对象，可制备多级多孔结构和超高含碳量的生物炭，有望用于生产高性能超级电容器电极材料。目前，进一步明确生物炭特性和超级电容性能之间的构效关系仍是研究重点。

超高温蒸汽热泵是极具潜力的工业高温供热脱碳技术。蒸汽热泵所采用的工质日益环保，目前自然工质水和氢氟烯烃类工质成为研究焦点，其中R1336mzz-Z、R1234ze-Z、R1233zd-E最有商业化推广前景。复叠压缩、两级压缩和水蒸气再压缩是保证蒸汽热泵高温输出的主要循环形式。离心压缩机和螺杆压缩机是蒸汽热泵中应用最多和最有前景的压缩机类型。压缩机中间补气或补水技术成为降低压缩机排气温度、增强压缩机高温稳定性的有效措施。国内外蒸汽热泵机组测试结果显示，蒸汽热泵机组的制热性能系数随着温升值和输出温度的提高而降低，目前多数机组产汽温度在200 ℃以下，温升低于60 ℃，制热性能系数介于2.5 ~ 3.2之间。随着工业企业减碳技术需求大增，蒸汽热泵在我国进入快速发展的机遇期，120 ℃蒸汽热泵已成为行业主流，追求更高温度蒸汽成为未来发展目标。

锂离子电池在滥用条件下存在热失控风险，易发生燃爆事故。阻断热失控传播对于锂离子电池安全应用具有重要作用。以方形高比能147 A∙h三元锂离子电池为研究对象，采用相变隔热材料、玻璃纤维气凝胶、玄武岩纤维气凝胶等不同种类的隔热材料来抑制电池组的热失控传播，探索了隔热材料的种类及厚度对热失控传播行为的影响，同时使用商用热失控预警传感器进行监测预警。结果显示，厚度为2.5 mm的相变隔热材料和玻璃纤维气凝胶均不能阻隔热失控传播，而当使用厚度分别为2.0、2.5、3.0 mm的玄武岩纤维气凝胶时，热失控传播能被有效阻止，下游电池后表面最高温度分别为134.0、185.9、102.5 ℃，且使用厚度为3.0 mm玄武岩纤维气凝胶时，热失控预警传感器成功实现预警，此时下游电池依然具备正常循环放电能力。研究结果可为锂离子电池组的安全设计以及热失控传播阻隔技术开发提供设计依据和理论指导。

风能在可再生能源体系中扮演着重要的角色，但随着废风电叶片数量逐年增加，废风电叶片的回收利用刻不容缓。利用热解法回收风电叶片中的增强纤维具有减容减量快、资源化程度高的优点，已有的研究主要针对碳纤维为增强纤维的情况，回收玻璃纤维的研究很少。玻璃纤维的强度受处理温度的影响较大，为提高玻璃纤维强度、降低能耗，采用热解−氧化脱碳工艺回收增强玻璃纤维，针对脱碳过程中的三个关键工艺参数即脱碳温度、保温时间、升温速率进行优化，基于响应曲面法设计实验，以回收的玻璃纤维的力学强度（最大荷重）为响应值，探究三个工艺参数对最大荷重的交互影响，实现回收的纤维具有最高强度。结果表明：脱碳温度对最大荷重的影响最为显著，保温时间和升温速率对最大荷重也有一定的影响。优化后的最佳工艺参数为脱碳温度452.45 ℃、保温时间43.20 min、升温速率11.12 ℃/min。实验也证实了优化后回收的纤维强度是最高的，可达到原始强度的51.2%，且优化的工艺参数对应的过程更节能。

波浪能是一种绿色清洁能源，在海岛周围存在丰富的波浪能资源。近年来，随着波浪能利用技术的发展，出现了许多新类型的技术形式，部分技术也日渐成熟。波浪能技术的应用也逐渐成为行业的热点。以波浪能发电技术为出发点，总结了近年来涌现的新形式波浪能发电技术，归纳了我国波浪能发电技术在海岛上的应用。基于上述分析，从系统理论、技术成熟度、技术应用三个方面对我国波浪能技术的未来发展方向进行展望。

热管理技术是保证电动汽车的安全性、舒适性和经济性的关键技术之一。首先总结了几种主流的电动汽车热管理系统方案,并对其特点进行分析;其次根据集成程度将其划分为三种方案,分别介绍不同集成方案的设计思路和优缺点;最后对电动汽车热管理系统发展方向进行展望,指出集成模块平台化、系统控制智能化、能量管理一体化是未来电动汽车热管理技术的趋势,并强调需对采用环保制冷剂的热管理系统集成制定相应对策。

微发光二极管（Micro LED）显示器是由微米级半导体发光像元阵列所组成的新型显示技术，是显示技术与LED技术复合集成的综合性技术。与液晶显示器和有机发光二极管显示器相比，Micro LED具有对比度高、功耗低、寿命长、响应时间短等优点。然而，由于LED芯片尺寸缩小至20 μm以下，导致其吸收截面减小，使得传统的荧光粉颜色转换技术无法提供足够的亮度和产量，以满足高分辨率显示的需求。而量子点材料凭借其高量子产率、宽色域、颜色可调等优点，有望成为代替荧光粉的最佳材料。结合了量子点颜色转换技术的Micro LED光电器件具有高亮度、高效率和宽色域的优势，在显示领域具有广阔的应用前景。目前许多学界和产业界的研究者对全彩显示的Micro LED进行了深入研究，逐步实现了Micro LED的商业化。简要回顾了广泛应用于显示领域的量子点材料合成和优异性能的重要研究成果，然后以印刷技术、光刻技术、微流控技术、激光写入技术这四种效果突出的颜色转换层沉积工艺分类总结了基于量子点颜色转换技术Micro LED的全彩显示策略与性能优劣。最后，对基于量子点颜色转换层的Micro LED光电器件的应用前景进行了展望。

随着全球二氧化碳排放量的增加,温室气体浓度不断上升,给人类和地球生态系统带来了极大的影响。氢能源因其储量丰富、高能高效、零碳排放等特点,被视为实现碳达峰碳中和目标的关键手段,正在引发一场深刻的能源革命。介绍了氢能产业链中的关键技术环节,包括氢能制取、氢能储运、氢能加注以及氢能使用等,讨论了人工智能在氢能产业中的应用,并对未来氢能与人工智能技术的融合发展进行了探讨。

随着风电装机容量逐年攀升，退役风电叶片处理迫在眉睫。开发了一套30 kg/h处理量的连续式微波热解−氧化装置，考察了碳纤维质量分数为65%的碳纤维复合板（CFRP）在不同微波放电功率及氧化温度下碳纤维的回收率，采用热重（TG）和扫描电子显微镜（SEM）对比分析了新鲜碳纤维、热解产物及氧化产物的热失重规律与表面形貌。研究结果表明：18 kW微波放电功率条件下将CFRP热解90 min并在550 ℃氧化150 min，回收碳纤维的产品收率为63.83%；N₂气氛下CFRP中环氧树脂组分的失重温度区间为300 ~ 450 ℃，空气气氛下存在366.8、435.0、561.6、870.3 ℃四个失重峰；新鲜碳纤维起始热解/氧化温度分别为650℃、600 ℃。SEM测试结果显示18 kW热解和550 ℃氧化回收得到的碳纤维表面形貌与新鲜碳纤维基本一致，表明该装置在该操作条件下能去除CFRP中的树脂，也能回收高品质碳纤维。研究结果可为退役碳纤维风电叶片回收利用工艺开发提供参考。

对三种IV型高压储氢气瓶内胆材料尼龙6（PA6）的氢气和氦气渗透性进行了研究，主要分析了温度对渗透行为的影响以及两种气体渗透特性的差异。在15 ~ 55 ℃的测试温度范围内，氢气的透过系数高于氦气，两种气体的透过系数都随着温度的升高而增大，但通过对渗透活化能的对比，氦气对升温的依赖性更强。通过对比相同测试条件下两种气体的透过系数，得出了两种气体的转换系数的范围区间，为氦取代氢进行实验提供了数据支持。

“沙戈荒”风电基地昼夜温差大、易受大气稳定度影响、缺乏代表性测风数据,亟需开展“沙戈荒”风电基地的风资源特性评估。以正在建设的内蒙古阿拉善盟“沙戈荒”风电基地为研究对象,采用天气研究与预报模式进行数值模拟,并利用测风数据验证模型的准确性,重点探究大气稳定度的时空分布特征及其对风速的影响。研究表明,该地区的风速和风功率密度在11月至次年5月较高,主要受到西北季风影响,在寒潮过境后,风功率会出现急剧下降;中性大气状态在冬季占比最大,且中性条件下风速最大;相较于平坦地形,山地区域的强稳定和强不稳定大气状态占比显著下降,中性大气稳定状态占比显著增加,山地区域冬季的中性大气状态占比可达48.4%。本研究可为“沙戈荒”风电基地微观选址提供理论依据和技术支撑。

为降低西北地区居民使用太阳能复合供暖系统的经济成本和碳排放量,并提高太阳能利用率,设计一种太阳能-热泵双水箱复合供暖系统,并优化其重要参数。利用Dymola平台,搭建太阳能-热泵双水箱复合供暖系统模型,目标函数是系统全生命周期成本,选取太阳能集热器面积、集热器安装倾角、水箱容量和热泵功率作为优化变量,采用遗传算法同步优化系统所选变量,并对系统的环保性进行分析。以宁夏地区为案例进行优化计算,结果表明,所创建的数学模型准确性较好,比较模拟数据与实验数据,二者平均误差均在 ±8%以内。在系统15年寿命周期内,优化后系统性能系数提高10.3%,水箱平均温度提高至54.71 ℃,系统生命周期成本减少5.3%,节能率为24.4%,节能效果显著。系统的SO₂、CO₂、NO_x及烟尘的减排量分别为0.82、26.6、0.41、7.48 t,该系统可以显著降低环境影响,与传统燃煤锅炉相比减排效果显著。

提升风速预测的精准度对于实时调整电力系统的管理策略及增强风电市场的竞争实力有着关键作用。提出一种基于卷积神经网络（CNN）、长短期记忆网络（LSTM）和自回归集成移动平均（ARIMA）模型的超短期风速预测方法,通过CNN卷积层捕捉时间序列数据中的模式和局部特征,利用LSTM模型对提取的特征进行学习训练,基于CNN-LSTM组合架构模型,预测未来风速并对比实际数据获得残差值,最终利用ARIMA分析历史残差来修正未来的预测误差值,实现对风速的超短期预测。以土耳其某个风电场的实际风速记录为基础,对未来10 min的风速进行预测。结果表明,与CNN-LSTM、双层LSTM传统神经网络模型相比,CNN-LSTM-ARIMA模型对风速预测结果的平均绝对误差分别下降了16.40%、26.92%,能显著提高预测精度。

有功功率补偿装置解决了波能装置液压自治控制模式下发电机组在启动或停止时产生的输出功率脉动问题，但是存在其蓄能系统过充或过放问题。为了减小电池容量，维持电池随时具备大功率充放电能力，提出一种蓄能系统小容量配置方法和划分区间能量趋中管理策略。根据液压发电系统的特点及有功功率补偿装置工作原理，以平抑机组最大脉动功率为基准，最小容量为目标配备蓄能系统。对蓄能系统荷电状态和电压划分区间，确定趋中功率，实现蓄能系统荷电状态自动回调趋中，随时具备吸收和补偿能力，避免过充或过放。建立了液压发电机组并网功率脉动平抑仿真模型，仿真结果表明能量趋中管理策略可以长期保持蓄能系统工作在合理区，验证了划分区间能量趋中管理策略的合理性。

建立了一种基于多角度火焰光学投影信号获取的三维层析重建成像算法,用于测量不规则形态火焰的三维结构。通过搭建可旋转的射流燃烧装置建立不规则轮廓非预混稳定乙烯碳烟火焰,采用单一像增强相机（ICCD）从28个不同角度依次进行火焰自发光的全波段、550 nm和650 nm窄波段投影图像采集,结合自编制的三维重建程序与修正双色法,实现了碳烟火焰三维温度场测量。结果表明,三维重构算法能够再现火焰结构与温度场三维空间分布特性,温度测量值符合层流乙烯扩散碳烟火焰温度范围,采用任意不同角度投影图像数据的数目高于15个时,重构效果最好。

风力机结构优化对提高能源转换效率至关重要。为低成本探究叶片数量（n）、半径（R）、展弦比（μ）和安装角（β）四个结构参数对垂直轴风力机气动性能的影响,采用基于田口方法的正交试验设计和改进的加性模型,确定了使风力机功率输出最大化的最优设计参数,并进行了CFD数值验证研究。结果表明,利用田口法结合改进的加性模型,能够准确确定最优的参数组合及各因素对其气动性能的影响程度。分析得出在n = 3、R = 2.5 m、μ = 8、β = -3° 时,风力机性能最强;而在n = 5、R = 1.0 m、μ = 5、β = 0° 时性能最弱。与最差构型相比,最优构型的平均功率系数提升了66.12%;四个因素对垂直轴风力机效率的影响程度大小为R > n > β > μ。

通过格子Boltzmann方法中的多组分Shan-Chen模型对燃料电池气体扩散层与双极板流道特征结构进行模型构建,探究不同孔隙率、压缩比以及积水液滴位置对质子交换膜燃料电池（PEMFC）内气体组分传递的影响。模拟结果发现小孔隙率会造成气体的堵塞,影响传质效率,而气体扩散层的压缩效应导致结构变形进而造成气体在流道进口处的堵塞;压缩导致气体通道变得狭窄,促进氧气接触下部的催化层发生反应,流道附近的反应强度会随着压缩比的增加而增加;当积水液滴位于扩散层中部时,其能够将部分的反应气体引导到催化层处,从而增加反应气体的浓度;而位于底部的液滴会将催化剂覆盖从而阻碍催化反应的进行。

风况变化过程的复杂性和多变性给风能质量评估带来了巨大的挑战。为解决这一问题，构建了风能指标评估和评分体系，提出了一种能全面反映风能质量的综合指数合成方法。首先，基于湍流强度、风切变、风转向和风功率密度四项指标，建立相应的评分体系。其次，通过线性插值为各指标分配分数，得到分数矩阵。再次，采用调和平均合成方法计算风能质量指数。该方法的计算结果能够全面反映风能质量，避免了现有分析的限制。最后，将风能质量指数与发电性能指数相结合进行验证。结果表明，对于同一风力发电机，风能质量指数和发电性能指数的变化趋势线的皮尔逊相关系数为0.606。对于不同风力发电机，风能质量指数的平均值和发电性能指数的平均值排序结果一致，即发电性能指数随着风能质量指数的变化而变化。因此，该方法能够有效评估风能质量。

生物柴油是一种绿色环保的生物液体燃料。提升酶法生产生物柴油的效率,寻找高效的脂肪酶固定化策略至关重要。金属有机框架具有孔隙率高、孔隙可调性好、易于功能化和修饰等独特的性能,是一种多孔结构的优良载体材料。以金属有机框架材料ZIF-8为载体,采用共沉淀法对米曲霉脂肪酶（AOL）进行原位包埋固定,制备纳米花结构的AOL@ZIF-8固定化酶。以该固定化酶AOL@ZIF-8、游离酶AOL及商业固定化酶Novozym 435作为催化剂,以大豆油为原料制备生物柴油,优化了生产工艺并比较了各催化剂的效果。在最优条件下,AOL@ZIF-8催化的生物柴油产率达到94.08%,其活性与重复使用性显著优于游离酶,与商业固定化酶Novozym 435接近。

“安全高效”“清洁低碳”是构建新型电力系统的基本要求和核心目标。化石能源、可再生能源“双匮乏”的超大型城市在新型电力系统电源侧建设方面面临巨大挑战。构建指标体系并量化探测电源侧建设现状、未来趋势和存在的短板是精准推动新型电力系统建设的关键环节。以具有“能源匮乏严重、电力负荷密度极高”典型特征的广州市为例,构建新型电力系统电源侧指标体系,设置六种可能的供电情景,分析不同情景下新型电力系统的特征演进趋势,探寻能源匮乏型城市构建新型电力系统的突破口。结果显示,广州市电力自给率逐年提升,至2030年,A₅情景下电力自给率可以达到80%,其他情景下可达68%。但电量自给率在“十五五”期间不升反降,2030年A₅情景最高可达50%,A₁情景最低仅有36%,电力电量差距大,电力供应安全依然难以保障。六种供电情景下,A₃情景相对最为清洁低碳,A₅情景最为安全,A₄情景在不同阶段可以兼顾安全和低碳,政府可根据其发展目标和侧重点选择最适合的发展情景。广州市构建新型电力系统最大的短板是“低清洁度”,而广州市无法通过发展本地高比例可再生能源来破解这一难题,提高外购电的可再生能源比例才是其最优突破口。到2030年,外购电中可再生能源供电占总用电量的比例分别提高至35%、40%和45%左右时,广州市可以分别实现慢速、中速和快速新型电力系统电源侧建设目标。研究可为构建新型电力系统指标体系奠定前期研究基础,为能源匮乏型城市探索出一套新型电力系统电源侧构建的最佳组合模式。

针对生物基呋喃单独芳构化过程中通常伴随着脱氢反应,并且考虑到CO₂单独还原成CO需要消耗大量H₂,提出一种生物基呋喃催化热解耦合CO₂还原定向制取碳负性芳烃和合成气新工艺。通过构筑分子筛负载的复合金属催化剂来同步实现2-甲基呋喃（2-MF）的高效芳构化和CO₂的活化。研究表明,HZSM-5负载Mo-Ni可以显著提高CO₂的转化率以及气体产物中合成气的选择性,分别从 -4.56%（CO₂生成速率大于其转化速率）和46.78%大幅提高至24.68%和72.28%,这归因于双金属的配位结构引入了更多氧空位,同时通过引入路易斯酸位点有效提高了催化剂的芳构化能力。研究结果可为生物质催化热解新工艺发展和催化剂设计提供理论指导。

设计合成了一种腈基功能化有机硅氧烷化合物2-甲基-4-(1,1,3,3,3-五甲基二硅氧烷)丁腈（DSMCN）,研究其作为电解液添加剂在高能量密度高镍三元NCM811电池中的电化学性能。利用线性扫描伏安法（LSV）测试了DSMCN的氧化电位,考察了DSMCN添加剂对富镍三元NCM811电池的循环、倍率和高温等条件下的电化学性能。在25 ℃下,NCM811/Li电池在1 C倍率下循环200圈后,容量保持率由基础电解液的80.93%提升至94.89%;在55 ℃的高温下,容量保持率从59.52%提升至88.09%。电化学阻抗谱（EIS）、扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）等测试发现,DSMCN化合物能够在NCM811电极表面参与形成更稳定、均匀致密的正极电解质界面膜,展现出更优的电化学动力学特征,降低了界面阻抗,有利于常/高温下电极/电解液界面的Li⁺ 扩散和电荷转移,从而提高了NCM811电池的电化学性能。

传统固体氧化物燃料电池（SOFC）由阴极、阳极和电解质三部分组成。电解质作为SOFC的重要组成部分是离子传输的主要通道。开发具有高离子传导性的电解质是使电池获得良好性能的关键。目前电解质的研究主要集中在氧离子导体、质子导体和混合离子导体三大类。简述了近些年这三类电解质材料的研究进展,综合目前发展低温固体氧化物燃料电池的趋势,对未来电解质的发展前景进行了展望。

近年来随着全球气候的变化,推动碳中和成为全球共识。固态电池由于具有安全性高、能量密度大、工作温度范围宽等优势,是未来电池发展的必经之路,而电解质是电池贡献碳足迹的主要部分。选择无机物、聚合物和复合物三类固态电解质共计22种电解质作为研究对象,对其碳足迹、水足迹、物质足迹、生态足迹和健康足迹等分别进行模拟计算,结果表明复合固态电解质、无机固态电解质和聚合物固态电解质的足迹影响值普遍遵循依次减小的规律。在所有的足迹类别中,复合固态电解质的足迹影响值均最高,不同种类无机物复合制备的电解质会对环境造成更大的影响。

微藻培养的生物量产率直接决定了其能源利用效率。传统的生物量测定需要依靠离线人工检测分析手段,不可避免地产生巨大的人力浪费和时间成本。基于ResNet、MobileNet以及EfficientNet三种深度卷积神经网络模型,将图像分析与微藻培养相结合,提出了一种能够识别藻种类别,同时直接通过图像信息拟合微藻图像-浓度的非线性映射关系并精确预测微藻生物量的检测方法。研究表明,三种模型对三种实验藻种（小球藻、红藻以及螺旋藻）的分类识别准确率均超过99%。其中,红藻得益于其颜色特征,具有最佳的预测表现。而ResNet对藻生物量预测性能最优,三种藻生物量在该模型下的预测决定系数R²分别为0.766 4、0.962 8和0.921 5。该方法基本满足了微藻培养过程中藻生物量的监测需求,为微藻能源化的工业过程监测提供了一种具有潜力的技术方案。

基于计算流体力学-稠密离散相模型,建立新型蓄热式气化装置的数值模拟模型,根据上吸式固定床气化特性优化了前处理设置,研究不同过量空气系数下炉内流体流速、压力、温度与组分的分布,分析炉内各组分质量分数在不同时刻及过量空气系数下的分布及演化规律。研究表明,颗粒床层为影响流体流速、压降的主要因素,流体流经床层产生了50 ~ 75 Pa的压降。炉内温度场呈现明显的干燥-热解-还原氧化分区,各工况的温度曲线几乎重叠,大致存在4个拐点。在低过量空气系数区间,气化剂流率的提升对燃气组分影响不大。气化装置的设计有利于提升燃气中H₂的质量分数及CO/CO₂的质量分数之比,有效提升了燃气热值。

以飞灰为原料,采用酸洗与碱熔联合预处理耦合水热法制备了飞灰基HZSM-5（FA-HZSM-5）催化剂,并应用于松木催化热解制备芳烃的研究。系统考察了FA-HZSM-5制备过程中盐酸溶液浓度、碱灰比等预处理参数对FA-HZSM-5理化特性的影响,揭示了催化剂制备条件和热解过程参数对芳烃选择性生成的调控机制。结果表明,与商业HZSM-5相比,FA-HZSM-5具有较大的孔结构以及温和的酸强度,有利于单环芳烃（MAHs）的生成,并大幅降低多环芳烃（PAHs）的产率。当盐酸浓度为10%、碱灰比为1.5、热解温度为650 ℃、催化剂/松木比为20时,芳烃产率达到最大值10.82%。其中,MAHs产率为7.65%,PAHs产率为3.17%,相较于商业HZSM-5,PAHs产率降低了26.11%。

锂离子电池富镍三元正极材料因其成本低、容量高的优势受到广泛关注,受限于钴的高毒性、低储量,富镍正极材料无钴化成为锂离子电池未来的发展趋势。传统液相法制备无钴富镍材料存在步骤繁琐、耗时长、副产物多等问题。火焰辅助喷雾热解（FASP）方法可一步合成正极材料,具有设备简单、耗时短、环境友好等优点。采用FASP方法制备LiNi_0.8Mn_0.2O₂（NM82）无钴富镍正极材料,探究合成条件对NM82结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明,FASP可一步合成NM82正极材料,且其在载气流速1.5 L/min、锂过量10%、退火温度800 ℃条件下的锂镍混排水平最低,放电比容量最高,在0.1 C倍率下达到180.2 mA∙h/g。

针对小型有机朗肯循环工质泵效率低、耗功大等问题,将气液喷射器取代工质泵作为升压设备,基于喷射器一维模型,构建了气液喷射升压有机朗肯循环（IORC）的热力模型。以140 ℃的中低温热源为驱动力,R245fa为工质,研究了喷射器引射系数、喷射器面积比以及冷凝器出口过冷度3个参数对IORC性能的影响,并将IORC与基本有机朗肯循环（BORC）的热力性能进行对比。结果表明,存在一个最佳引射系数和过冷度,使IORC的净输出功达到最大值。引射系数和面积比的增加均会使喷射器升压比降低,而过冷度的增加会使升压比增加。3个参数的增加均会使喷射器㶲效率和换热器经济性降低。IORC的换热器经济性比BORC更好,当工质泵效率低于52%时,IORC净输出功更具优势。

利用乙醇与CO₂重整制合成气是实现温室气体CO₂减排和碳资源可持续利用的可行策略之一,有助于“碳达峰碳中和”目标的实现。系统研究了担载型Ni/TiO₂催化剂上光热协同乙醇干重整反应性能并利用SEM、TEM、BET、XRD、UV-VIS DRS、H₂-TPR、CO₂-TPD等表征手段对催化剂的理化性质进行了研究。结果表明Ni/TiO₂催化剂具有较充足的氧空穴位,较窄带宽可扩大其光响应范围。光热协同催化有助于降低反应化学能,提高反应速率并且抑制甲烷、丙酮等副产物的生成。研究结果可为高效光热多相催化剂的构建设计以及CO₂高值化利用提供指导。

相变材料因其相变潜热对电池有良好温控效果,在电池热管理领域得到广泛研究。基于所制备的石蜡/月桂酸/膨胀石墨新型复合相变材料,利用实验和模拟研究了其在不同环境温度（20、25、30、35 ℃）以及高低两种放电倍率（0.5 C、1.0 C）的温升特性,实验模拟最大误差控制在4.1 ℃以内。对比分析了6 mm和10 mm相变材料厚度对相变冷却的影响,在两种相变材料厚度冷却下,电池最高温度分别为49.92 ℃和41.94 ℃,分别下降了20.28 ℃和28.26 ℃,且10 mm相变冷却在不同工况下相变材料能完全吸收电池热量,有效降低和均匀电池温度,达到更好的控温效果。

城市污泥作为传统城市污水处理过程中的重要有机固废,是制备生物液体燃料的潜在原料。两段水热液化（即低温段与高温段相结合）处理能够有效降低富氮生物质水热液化生物原油中的氮含量,改善其燃料品位。开展了城市污泥两段水热液化和直接水热液化的对比实验,探究了在不同温度（300、325和350 ℃）、停留时间（10、30和50 min）和含固率（5%、10%、15%和20%）条件下生物原油的氮含量、组分和元素质量流动特性。结果表明,在温度为325 ℃、停留时间为10 min及含固率为10%的条件下,两段水热生物原油氮含量降低效果明显（从3.60%降至1.37%）。通过对比分析,城市污泥分段水热液化主要是通过抑制美拉德反应来实现生物原油中氮的脱除。

利用水合物封存二氧化碳是一种极具工业应用前景的清洁高效碳捕集、利用与封存新技术。为了研究二氧化碳水合物在多孔介质中的动力学反应过程,设置3组多孔介质体系下的二氧化碳水合物相平衡实验来确定进气压力条件,再设置16组工况开展二氧化碳水合物形成动力学实验,分析20%~50%的初始水饱和度、1~7 ℃的反应温度对天然沉积砂中水合物反应过程的影响,分析影响多孔介质体系最终耗气量和耗气速率的关键因素。结果表明,多孔介质体系最终储气量取决于初始水饱和度和反应温度,并与初始水饱和度近似呈线性关系,在高初始水饱和度和低反应温度的天然砂体系中,二氧化碳水合物生成反应初始阶段具有更高的耗气速率。

在线监测润滑油中的磨损颗粒对及时评估风力发电机组齿轮箱的运行状态和实现故障预警具有重要意义。基于数字全息技术搭建了润滑油磨损颗粒在线监测实验系统,对含不同粒径大小、不同浓度磨粒的润滑油进行在线测量,并将粒径分布测量结果与激光粒度仪的测试结果进行对比,以验证测量系统的可行性与准确性。结果表明,在20~350 μm粒径范围内,全息实验系统的测量结果与激光粒度仪的测量结果一致,中位径D_v50测量误差小于6%,能够满足对异常磨损颗粒的监测需求。此外,数字全息技术不仅能够准确测量磨损颗粒大小,还能够同步获取颗粒的形貌特征,以辅助分析齿轮箱的磨损程度和磨损部位,在润滑油磨粒在线监测领域具有进一步研究的价值。

虾青素是一类重要的叶黄素类胡萝卜素,由于其独特的分子结构和优异的抗氧化性被广泛应用于食品、化妆品及制药等行业。虾青素分为天然虾青素和合成虾青素,其中天然虾青素的抗氧化活性远高于合成虾青素,且消费者对天然虾青素的偏好及需求量日益增加。因此,从生物资源中提取天然虾青素具有更高的市场价值和应用潜力。相比于有机溶剂作提取剂,离子液体因溶解性能好、可循环利用、低挥发性及结构可设计性等优点使其在天然虾青素提取领域取得显著的研究成果。介绍了天然虾青素的结构与性质、应用与来源,综述了其常用的提取方法,并着重阐述了近年来离子液体体系提取天然虾青素的研究进展,以期对天然虾青素提取的深入研究与开发应用提供参考。

为提高塔式太阳能的辐射反射效率和发电性能,需要对定日镜场进行布局优化。采用日平均年光学效率的方法,计算分析定日镜年均余弦效率、大气衰减效率、截断效率及最大光学效率,为后续定日镜场的布置及优化提供评价指标。以西班牙Gemasolar塔式电站为例,采用密集campo的布置方法进行镜场初始化,验证了布置方法的高光学效率和高可靠性。采用差分进化算法对镜场进行优化,镜场年均综合效率由56.99%提高至59.03%,提升了3.58%,验证了该方法的有效性。

以3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）与戊二醛（GA）为原料,通过水解和醛胺缩合反应生成前驱体,再高温热解制备碳氮氧化硅（SiOCN）负极材料。采用联苯锂（Li-BP）为锂化剂,2-甲基四氢呋喃（2-MeTHF）为还原溶剂的化学预锂化方法提高SiOCN负极极片的首次库仑效率。通过调控锂化试剂的反应时间很容易控制极片的预锂化程度。化学预锂化在电极表面优先形成固体电解质界面膜,在1 mol/L锂化试剂浸渍30 s,SiOCN/Li半电池首次库仑效率由73.6%提高到90.4%,循环稳定性与原始极片相当,1 A/g电流密度下的充电比容量为604 mA∙h/g,195圈充放电循环容量保持率为98.5%。与NCM811正极匹配全电池,电池的首次效率从46.3%提高到78.6%。预锂化处理的SiOCN负极材料具有高首次库仑效率、高容量和长循环稳定性,在高能量密度锂电池中具有很好的应用前景。