散射效应强化纳米颗粒悬浮液太阳能吸收性能

本文基于有限元法-蒙特卡洛法研究了散射效应对纳米流体太阳能吸收性能的影响。结果表明,在一定范围内增强纳米流体的散射能力可以提高纳米流体的太阳吸收效率。此外,将具有强散射能力的TiO₂纳米颗粒分散到Au纳米流体中,通过调控TiO₂纳米颗粒的体积分数(f_v-TiO₂),在考虑纳米流体稳定性的同时,可以提高混合纳米流体的太阳能吸收效率。当f_v-TiO₂=0.05%时,混合纳米流体的太阳吸收效率提高了16.6%(f_v-Au=0.0005%,厚度d=5.0 cm)。对于强散射的纳米流体,增大d,可以进一步提高混合纳米流体的太阳能吸收效率。当d=5.0 cm时,混合纳米流体的太阳吸收效率为78.7%,比d=1.0 cm时高35.7%(f_v-Au=0.0005%,f_v-TiO₂=0.05%)。     

碳纳米粒子悬浮液光限幅性能数值模拟

碳纳米粒子悬浮液具有良好的光限幅性质,是一种优良的宽波段光限幅材料。通过热传导方程和米氏散射理论建立了微气泡半径与入射光能量、碳纳米粒子悬浮液散射系数和透过率的理论模型。采用Matlab数值模拟了散射系数随微气泡尺寸因子的变化关系,碳纳米粒子悬浮液光限幅性能随入射光能量的变化规律。研究了气泡尺寸因子、入射激光能量以及波长对碳纳米粒子悬浮液光限幅特性的影响。研究发现当激光能量达到一定值时,微气泡的半径保持恒定,不再随入射激光能量的增加而增加。微气泡尺寸的增大对碳纳米粒子悬浮液的透过率有着显著的影响。同时,碳纳米粒子悬浮液对不同入射光波长和光能表现出不同的光限幅性能。研究结果为实验研究提供了理论指导。     

测量单泡声致发光中气泡R(t)曲线的前向Mie散射技术

光干涉原理和Mie理论计算结果表明,单泡声致发光中气泡前向Mie散射的振荡信号,主要是由于气泡的透射光束和表面反射光束之间光干涉产生的. 这些干涉波峰形成了测量气泡半径的空间标尺,标尺的单位长度δR由散射角θ,检测光波波长和流体光折射率确定,而每个波峰就是标尺的刻线,它们与该时刻的气泡半径大小一一对应. 在30°—50°散射角范围内,利用前向Mie散射实验测定了单泡声致发光中气泡的最大半径,R(t)曲线及平衡半径,表明前向Mie散射是一种便捷的测定气泡运动特性的有效方法. 关键词： 单泡声致发光 前向Mie散射 光干涉     

双金属粒子在光–氢转换中的作用分析

本文采用两步阳极氧化法在TiO₂纳米环/管阵列表面负载Ag、Cu纳米粒子,与单金属修饰样品对比分析得到双金属对TiO₂光电响应和电极/电解液界面性质的影响。同时,XPS、UV-Vis和U-t测试表明AgCu-TiO₂光阳极金属抗氧化性强、可见光吸收好、光生电子寿命长,光电流密度达0.76 mA·cm^-2,对应产氢速率376μL·h^-1·cm^-2。对AgCu-TiO₂/H₂O、Ag-TiO₂/H₂O和Cu-TiO₂/H₂O体系进行分子动力学模拟计算,双金属体系相对较宽的耗尽层可促进光生电子–空穴分离、转移。最终结合热力学、动力学分析得到双金属修饰TiO₂光阳极的电子传输路径。     

匀强电场下TiO2-H2O纳米流体沉积及传热特性研究

为探究匀强电场下纳米流体在换热表面上的沉积特性,以两步法制备的TiO₂-H₂O纳米流体为研究对象,依托环形可视化在线监测实验台,通过改变匀强电场强度探究电场强度对TiO₂-H₂O纳米流体在换热表面上的沉积与传热特性。结果表明：电场的施加对TiO₂-H₂O纳米流体在换热表面沉积影响显著。其污垢热阻渐近值随着电场强度的加强先减小后增大,当电场强度E=30 k V·m^-1时对应的污垢热阻渐近值最低,抑垢率为32.13%。电场的施加还可以有效地延长清洁状态时长,在这一过程中,纳米颗粒不会沉积在换热表面导致传热性能的降低。此外,电场的施加还可以有效延长总传热系数的下降时间,当电场强度在30 k V·m^-1时,纳米流体中颗粒沉积对传热系数的影响最小,为33.2%。     

亲水表面金纳米流体液滴光热蒸发特性研究

金纳米颗粒在可见光区具有高消光效率引起科研人员关注。金纳米流体被用作太阳能体吸收工质。通过太阳能加热亲水表面金纳米流体液滴蒸发实验,详细研究了液滴蒸发过程特性。液滴蒸发过程中液滴几何参数和表面温度被仪器实时记录。液滴蒸发主要为常接触面积模式,接触角逐渐减小。液滴体积随时间线性变化,与传统理论蒸汽扩散模型结果不同。本文研究能帮助指导太阳能光热利用以及液滴蒸发在工业中的应用。     

中低温太阳能-甲醇重整互补供能系统动力学提升与系统优化

本文考察了中低温-甲醇重整互补制氢及其与高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)结合的中低温太阳能-甲醇重整互补发电系统,并分析、优化了两供能系统的性能。从动力学性能优化角度,研发了一种适用于甲醇重整制氢反应的新型复合金属氧化物纳米催化剂,并测试了不同反应物体积流量与反应温度下的催化剂性能。基于动力学实验结果,模拟了太阳能-甲醇重整互补供能系统的性能。模拟结果显示,在太阳直射辐照强度为1000 W·m^-2、反应物体积流量为1.70 mL·min^-1时,采用新型纳米催化剂的互补制氢系统太阳能制氢效率与能量利用总效率分别为52.5%与87.5%,比采用铜锌铝商业催化剂的系统提高了12.4个百分点和3.3个百分点。如将重整产物气用于高温质子交换膜燃料电池发电,则太阳直射辐照强度为10000 W·m^-2、反应物体积流量为1.75 mL·min^-1时,中低温太阳能-甲醇重整互补发电系统太阳能净发电效率(40.9%)比应用商业催化剂的系统提高10.4个百分点。     

纳米流体对流换热系数增大机理

纳米流体流动换热能力优于传统流体介质.研究了纳米流体热物性的提升和热散射对其对流换热系数的影响.结果表明,纳米颗粒的加入,优化了介质的热物性,增大了导热系数,强化了纳米流体内颗粒、流体以及流道管壁碰撞和相互作用,同时加强了流体的混合脉动和湍流,从而增大了对流换热系数. 关键词： 纳米流体 换热系数 热散射     

利用CuS/Cu2+纳米溶胶作为共振光散射探针检测γ-球蛋白

利用超声制备了无机纳米溶胶CuS/Cu2 ,研究了该种纳米粒子的大小和性质,其共振光散射峰λCuS/Cu2 =341nm很强且稳定。发现γ-球蛋白与之结合后共振光散射有很强的增敏现象,为此建立了以CuS/Cu2 无机纳米溶胶为探针的共振光散射法检测γ-球蛋白,此法简单,操作简便,在0·1~1·5mg·L-1范围内呈现较好的线性,检测限为0·0646mg·L-1。     

抛物槽式太阳能集热器内合成油基纳米流体传热特性的数值模拟

对Al₂O₃-合成油纳米流体在槽式太阳能集热管内的传热特性进行流体动力学数值模拟,重点考察纳米流体导热系数模型的影响。通过与管内Nusselt数半经验模型的预测结果对比,表明使用考虑布朗运动的纳米流体导热系数模型可较好地预测集热管内传热特性。研究表明纳米颗粒与流体基液的相对运动具有促进集热管内传热的作用。最后,定量研究纳米颗粒添加量对提高基础流体平均传热系数的影响,显示纳米流体在太阳能集热器中具有巨大应用潜力。     

Effect of sonication time on the evaporation rate of seawater containing a nanocomposite

Sonication time has a significant contribution to the stability and properties of nanofluids (mixtures of nanoparticles and a base fluid). Finding the optimum sonication time can help to save energy and ensure optimal design. The present study deals with the sonication time effect on the evaporation rate of seawater containing a nanocomposite (i.e., a mixture of multi-walled carbon nanotubes and graphene nanoplates). For indoor experiments, a solar simulator was employed as the radiation source. At first, the nanofluid with a concentration of 0.01% wt. was sonicated in an ultrasonic bath for different times of 30, 60, 90, 120, 180, 240 min, and the associated zeta potential values were recorded to evaluate the stability. Next, the best time function was used to appraise the effect of concentration variations (0.001, 0.002, 0.004, 0.01, 0.02 and 0.04% wt.) and the light intensities (1.6, 2.6, and 3.6 suns) on the rate of solar steam generation. The results indicate that for a concentration of 0.01% wt. and under 3.6 suns, the highest evaporation efficiency of 61.3% would be achieved at 120 min sonication time.     

太阳能光伏/光热化学利用系统

本文研究了一种基于光谱分频的太阳能光伏/光热化学耦合利用系统。在该系统中,全光谱的太阳能按照波长不同被区分利用。适合光伏电池利用的太阳能被分配给光伏电池进行光伏转换,其它波段的太阳能则转化为热能驱动甲醇裂解反应产生合成气。实验结果表明在太阳辐照强度为712.8 W/㎡,甲醇流量为2.7 kg/h时,系统效率达到31.18%。系统实现了低品位的太阳能向高品位的电能和化学能的转换,为研究太阳能的全光谱高效利用提供了新的思路。     

温度对飞秒激光脉冲在NaCl溶液中成丝产生的超连续谱的影响

利用飞秒激光脉冲在NaCl溶液中成丝,研究了溶液温度对飞秒激光成丝过程中产生的超连续谱的影响.发现在激光脉冲能量较低时,溶液温度对超连续谱的影响几乎可以忽略;而在激光脉冲能量较高时,随着NaCl溶液温度的升高,超连续谱呈现出被压缩的趋势.此外,在激光脉冲能量较高的情况下, NaCl中会产生大量的气泡.通过分析,得出了飞秒激光在溶液中成丝产生的气泡是影响超连续谱发射的主要因素.     

Characterization of III–V compounds by quasi-elastic electronic scattering of light

Quasi-elastic light scattering from individual electron single-particle excitations is observed experimentally and studied theoretically in n-GaAs and n-InP samples with nonparabolic dispersion of energy bands for a wide range of free-electron concentrations varying from ≈10⁸ to ≈10¹⁹ cm^-3. The results indicate that the scattering mechanisms associated with charge-, spin- and momentum-density fluctuations are represented by different light scattering line shapes and occur in different concentration ranges.     

纳米流体辐射特性理论分析与实验研究

随着人类社会的飞速发展,能源紧缺、环境污染问题日益严重。当下,开发新能源、发展新能源技术已成为全球各国首要能源策略。作为一种清洁能源,太阳能蕴藏着巨大能量,太阳能利用和相关技术在世界范围内也引起了广泛关注。基于纳米流体的太阳能直接吸收式集热装置能够耦合光伏与光热技术,有利于提高太阳能综合利用的效率。由于纳米流体辐射理论对于开发新的光伏热实验平台具有重要的作用,而纳米流体辐射特性研究仍处于起步阶段,所以对于纳米流体辐射规律及机理的研究具有重要的意义。首先综述了纳米流体辐射特性的研究现状,并对纳米流体的辐射特性进行了理论研究,进而采用瑞利散射模型和Mie(米氏)模型对纳米流体最重要的辐射特性之一的透射率进行了理论分析;而后运用实验进行对比验证,分析不同理论模型与实验数据间的吻合性。结果表明：Mie模型比瑞利散射模型更加准确,在光伏热实验平台开发利用中具有更好的适用性。该研究旨在利用纳米颗粒改变流体对太阳能的辐射特性,探索一种实际设计时纳米流体辐射特性简易高效的计算准则,并得到影响纳米流体辐射特性的重要因素之一的体积分数的变化规律,从而提高太阳能直接吸收式集热装置的太阳能利用率。纳米流体辐射特性理论的分析与研究,有利于促进纳米技术在太阳能领域的应用,提高太阳能的综合利用效率。     

Decay Analysis of Ge Isotopes Formed in Reactions Induced by Tightly and Loosely Bound Projectiles

The dynamical cluster-decay model (DCM) is employed to investigate the decay of ^68,70Ge^* compound nuclei formed respectively via tightly (⁴He) and loosely (⁶He) bound projectiles, using ⁶⁴Zn target. The study is carried out over a wide energy range (E_c.m.~5 MeV to 16 MeV) by including the quadrupole deformations (β2i) and optimum orientations (θ_i^opt) of the decaying fragments. The fusion cross-sections, obtained by adding various evaporation channels show nice agreement with the experimental data for ⁴He+⁶⁴Zn reaction. The contribution from competing compound inelastic scattering channel is also analyzed particularly for ⁶⁸Ge^* nucleus at above barrier energies. On the other hand, the decrement in the fusion cross-sections of ⁷⁰Ge^* nuclear system is addressed by presuming that ⁶⁵Zn ER is formed via two different modes:(i) the αn evaporation of ⁷⁰Ge^* nucleus, and (ii) 1n-evaporation of ⁶⁶Zn^* nuclear system, formed via breakup and 2n-transfer channels due to halo structure of the ⁶He projectile. Besides this, the suppression in 2np evaporation cross-sections suggests the contribution of another breakup and transfer process of ⁶He i.e. ⁴He+⁶⁴Zn. The contribution of breakup+transfer channels for ⁶He+⁶⁴Zn reaction is duly addressed by applying relevant energy corrections due to the breakup of " ⁶He" projectile into 2n and ⁴He. In addition to this, the barrier lowering, angular momentum and energy dependence effects are also explored in view of the dynamics of chosen reactions.     

次Bjerknes力作用下气泡的体积振动和散射声场

利用Lagrange方程得到了次Bjerknes力作用下气泡的体积振动方程,并探讨了次Bjerknes力作用下不同参数对气泡体积振动振幅和振动初相位的影响,研究了振动初相位差为π和0的气泡对在液体中形成的散射声场特征.结果表明:次Bjerknes作用力下,相邻气泡半径、气泡间距、多方指数均能影响气泡的体积振动振幅,气泡对的均衡半径、气泡间距和驱动频率则对气泡振动初相位产生明显影响;相距很近、相位相差为π的两个气泡的散射声压与气泡体积振动振幅、气泡间距、驱动频率和振动初相位有关,随声场距离成反比减小,与声场位置有关,其平均散射声功率是单个孤立气泡的1/6(kd_(12))~2半径相同、相距很近、相位相同的两个6气泡的散射声压与气泡振动初相位、体积振动振幅、气泡间距、驱动频率有关,随声场距离成反比减小,其平均散射声功率是单个孤立气泡的4倍.     

光合产氢-微生物燃料电池耦合系统的能量回收与废水处理特性

本文构建了由生物膜光合产氢反应器和单室无膜空气阴极微生物燃料电池组成的耦合系统,以葡萄糖溶液为底物（模拟废水）对上述系统的能量回收和污水处理持性进行了考察。实验发现,由于耦合系统各组成部分最佳性能时所要求的底物流量不同,使系统的能量回收与废水处理效率随运行工况的变化而体现出不同的特性。当底物流量为10 mL·h^-1时,耦合系统能量回收效率最大,为11.2%;而当底物流量为40 mL·h^-1时,耦合系统的COD去除效率和功率密度达到最佳,分别为76.4%和5.97×10⁵ J·m^-3·h^-1。     

新型透明导电薄膜ErF3掺杂In2 O3的研制

利用电子束沉积技术首次制备了氟化铒 (ErF₃) 掺杂的氧化铟(In₂O₃)透明导电薄膜(IEFO),研究了薄膜的晶体结构、光学特性和电学特性。利用原子力显微镜测试了不同厚度薄膜的形貌,初步研究了薄膜的生长过程。研究发现:IEFO薄膜为多晶结构,Er原子的掺入改变了薄膜的优势生长方向,使薄膜在(211)、(222)、(444)3个方向上的生长趋势基本相同。 薄膜电阻率为1.265×10^-3 Ω·cm,电子迁移率为45.76 cm²·V^-1·s^-1,电子浓度为1.197×10²⁰ cm^-3,在380~780 nm范围内的可见光平均透过率为81%。