人工智能在锂离子电池研发中的应用

锂离子电池已成为解决现代社会储能问题的最佳解决方案之一。然而,电池材料和器件开发都是复杂的多变量问题,传统的依赖研究人员进行实验的试错法在电池性能提升方面遇到了瓶颈。人工智能（AI）具有强大的高速、海量数据处理能力,是上述突破研究瓶颈的最具潜力的技术。其中,机器学习 (ML) 算法在评估多维数据变量和集合之间的组合关联方面的独特优势有望帮助研究人员发现不同因素之间的相互作用规律并阐明材料合成和设备制造的机制。本综述总结了锂离子电池传统研究方法遇到的各种挑战,并详细介绍了人工智能在电池材料研究、电池器件设计与制造、材料与器件表征、电池循环寿命与安全性评估等方面的应用。最重要的是,我们介绍了AI和ML在电池研究中面临的挑战,并讨论了它们应用的缺点和前景。我们相信,未来实验科学家、数学建模专家和AI专家之间更紧密的合作将极大地促进AI和ML方法用以解决传统方法难以克服的电池和材料问题。     

利用高吸水树脂优化3个中学化学实验*

尝试利用高吸水树脂对“酸碱中和反应、碳酸钠和碳酸氢钠分别与稀盐酸反应、探究分子运动现象”这3个实验进行创新改进,充分利用了高吸水树脂特殊的结构作用,使3个实验的现象更加显著。改进实验操作简便,高效简洁,值得推广到一线化学课堂的演示实验或学生分组实验。     

超级电容器石墨烯-聚苯胺复合材料的研究进展

超级电容器具有功率密度高、充放电速度快、循环寿命长和维护成本低的特点,在电动车动力电池领域具有潜在的应用前景。超级电容器性能主要由其电极材料所决定。聚苯胺易合成、理论比容量高,而且导电性能优异,作为超级电容器电极材料有很高的应用价值。但是,在长期使用过程中,它的体积容易发生膨胀或收缩,循环寿命差。为了解决这个问题,将聚苯胺与石墨烯复合可以扬长避短,充分利用两者之间的协同效应,赋予复合材料优异电化学电容性能。本文综述了超级电容器用石墨烯-聚苯胺复合材料的制备方法,包括原位聚合法、油水界面合成法、电化学合成法、层层自组装法等;提出了三维网状石墨烯和对石墨烯-聚苯胺复合材料进行改性来提高复合材料的电化学电容性能的思路。     

双金属氮化物Co3W3N/CNTs纳米复合材料的制备及其室温常压氮还原性能

采用水热法并经氨气保护热处理制备了双过渡金属氮化物Co3W3N/CNTs复合材料,得到了价格低廉且拥有良好氮电化学还原性能(NRR)的催化剂。通过调节已经预氧化的CNTs与过渡金属氮化物前驱体CoWO4的比例以及氨气热处理温度,实现了Co3W3N在CNTs表面的均匀负载。扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)测试结果显示该电化学活性纳米微粒均匀地分散于CNTs表面,表明经预氧化的CNTs由于表面富集了较多的活性基团,有利于双过渡金属氮化物的分散生长。热处理后CNTs表面的Co3W3N微粒尺寸约为20 nm,相较于无载体的Co3W3N尺寸(100 nm)有明显减小。室温条件下,在N2饱和的0.01 mol·L^-1 H2SO4溶液中测试了该纳米复合材料在不同过电位下的NRR,该材料在-0.3 V(vs RHE)时的产氨率及法拉第效率分别可达12.73μg·h^-1·cm-2和13.59%,对比同样条件下,纯相Co3W3N的产氨率及法拉第效率仅为1.08μg·h^-1·cm^-2和1.76%。结果表明,通过水热反应和氨气保护热处理的Co3W3N/CNTs纳米复合材料具有良好的NRR性能。     

湿工况下平直翅片对流传热传质数值研究

建立了湿空气流经平直翅片通道并伴有凝结现象发生的三维对流传热传质的数值模型,在空气进口雷诺数Re为190～3770,进口相对湿度φ_(in)为50%～90%的范围内,对干湿两种工况,平直翅片通道内的换热流动进行了对比研究。结果表明:湿工况换热系数为干工况换热系数的2.8～3.1倍,干工况翅片效率比湿工况翅片效率高35.8%～41.9%。当翅片为部分湿工况时,翅片效率随进口相对湿度的增大而增大,换热系数随进口相对湿度的增大而减小;当翅片为全湿工况后,进口相对湿度对翅片效率和换热系数的影响微弱。     

YBa2Cu3O7—δ体系CuO2平面外的元素替代效应

制备了123单相的 Y_(1-x)Pr_xBa_2Cu_3O_(7-ε),YBa_(2-x)M_xCu_3O_(7-ε)(M=Sr,Ca)和 YBa_2Cu_(3-x)Co_xO_(7-δ)的系列样品,并测量了 T_c 及载流子浓度 nH.综和其他实验结果如 XAFS、中子衍射、XPS 和 Raman 谱等,总结得到:CuO_2平面外的元素替代使得晶格中 O(4)原子偏离其在 YBa_2Cu_3O_7中的最佳位置,导致部分空穴局域于 Ba 位或 CuO 链,因而降低体系中可动空穴的浓度.在这种情况下体系 T_c 的压制主要源自可动空穴浓度 PH 的减少.对加压情况下的退局域化作用作了讨论.     

在氯化十六烷基吡啶存在下水杨基荧光酮与Te（IV）显色反…

研究了阳离子表面活性剂氯化十六烷基吡啶（ＣＰＣ）存在下，ｐＨ４．８的ＨＯＡｃ－ＮａＯＡｃ缓冲介质中，Ｔｅ（ＩＶ）与过量的水杨基荧光酮（ＳＡＦ）形成１：４的稳定佤合物，其最大吸收波长为５３４ｎｍ，表现摩尔吸光系数为１．４７×１０＾５，Ｔｅ（Ⅳ）浓度在０～８μｍ／２５ｍｌ范围内遵守比耳定律，建立了水相测定硒中微量碲的吸光光度法，获得了满意的结果。     

高温超导体YBa2Cu3O7-δ中的元素替代效应

本文综合约20个 YBa₂Cu₃O_7-4的元素替代体系的实验结果,发现:正交晶体结构、氧含量、铜的氧化价态,以及金属-半导体(绝缘体)相变都只是决定Tc的表观因素;存在着CuO₂平面外和CuO₂平面内两类元素替代效应.提出:高温超导体的迁移载流子浓度和CuO₂平面内铜原子之间的动态、短程反铁磁关联程度是决定Tc的两个内禀因素.基于Bi系超导体中有关元素替代效应的实验事实,进一步提出上述结论对各种类型的高温氧化物超导体具有普遍性.