集成二氧化碳捕集与甲烷化转化研究进展

开发新型高效的二氧化碳捕集或利用技术对于减少化石能源利用过程的二氧化碳排放、缓解全球变暖等具有重要意义。集成二氧化碳捕集与利用技术(ICCU)因其能耗低和效率高等优势获得了广泛关注。该技术利用一种双功能材料通过集成二氧化碳吸附和原位转化两个主要过程,实现CO₂的高效转化并获得含碳燃料。本工作综述了ICCU中主要技术之一集成二氧化碳捕集与甲烷化转化。首先对实现该过程的双功能材料的组成和特性进行概述,重点从反应温度、反应时间、反应气体成分等角度探讨了影响ICCU甲烷化反应的因素,并对该技术未来的机遇和挑战进行总结和展望,以期为中国“双碳”目标下致力于二氧化碳捕集和利用的相关研究提供一定的借鉴。     

液相剥离石墨烯的电化学传感应用

石墨烯是一种新型二维碳材料,其比表面积大、导电性好、催化活性高、吸附能力强,是构筑高性能电化学传感器的理想材料。相对于石墨烯常用的氧化还原制备方法而言,液相剥离法具有过程简单、可控性强、高效环保以及对石墨烯结构破坏小等特点,在电化学传感领域备受关注。基于本课题组及国内外学者近年来的相关工作,本文重点综述了三种液相剥离石墨烯制备方法的原理,包括超声剥离、液相球磨剥离和电化学剥离,以及他们在电化学传感中的应用进展,并对未来研究进行了展望。     

气体动力学直接模拟Monte Carlo的高效GPU并行计算

实现了基于计算统一设备架构(CUDA)的直接模拟Monte Carlo(DSMC)并行算法,改进了原有多图形处理器(GPU)数据之间传输并行算法,数值模拟计算二维Couette流和二维顶盖驱动方腔流,定量比较了CPU、单GPU和多GPU并行计算的结果和计算时间.结果表明单GPU并行计算相对CPU计算的加速效果可以达到10~30倍,双GPU并行计算加速效果可以达到40~60倍,多GPU并行计算的加速效率接近100%,且计算精度能够得到良好保证.     

富氧燃烧气氛下无机元素的迁移转化规律

采用热力学平衡计算方法对小龙潭高钙飞灰在燃后区低温烟气下无机元素的迁移转化规律进行了研究。在常压下,常温~1000C范围内,重点分析了烟气中CO_2浓度和SO_2对飞灰中无机元素迁移转化规律的影响。结果表明,在低温烟气区,Ca、Mg组分易发生碳酸化反应。CO_2浓度会影响碳酸化反应的进行,而SO_2的存在会极大地促进硫酸盐的生成,从而抑制碳酸化反应。     

基于热泳的气相合成纳米颗粒多场联合测量

在气相燃烧合成纳米颗粒过程中,温度分布对化学反应、颗粒的团聚和烧结有重要作用;速度分布对前驱体和颗粒的输运、颗粒的温度经历效应和停留时间有不可忽视的影响。为了研究纳米颗粒在火焰中形成和演变的过程以及化学反应和颗粒运动所依赖的温度分布、速度分布,本文在传统热泳取样的基础上提出了一种新的热泳取样-电镜分析方法。该方法在火焰内部同一测点采用热电偶测温和两次时间间隔不同的热泳取样,通过电子显微镜对样品的颗粒沉积状态进行统计和分析,能够得到火焰的温度分布、流动速度分布、颗粒体积分数和颗粒尺度分布。     

铈基催化剂催化氧化燃煤烟气中汞的实验及机理研究

采用超声波增强的浸渍法合成了CeO₂-TiO₂催化剂,并采用BET,XRD,XPS等分析手段对催化剂进行了表征。利用固定床反应器,在模拟燃煤烟气条件下研究了CeO₂-TiO₂催化剂对单质汞的催化氧化行为及机理。结果表明:CeO₂-TiO₂催化剂在低温范围（150～250°）具有很强的催化氧化汞的能力;最佳的CeO₂/TiO₂质量比在1.5左右,此时汞的氧化效率可高达90%以上;P25,Evonik TiO₂比锐钛矿TiO₂更适合做铈基催化剂载体;CeO₂-TiO₂催化剂上汞的催化氧化符合Langmuir-Hinshelwood机理,即吸附态的汞与其邻近的活性物质反应生成氧化态汞。     

甲醛在FeS2(100)完整与S-缺陷表面吸附的理论研究

运用密度泛函理论广义梯度近似的PBE方法结合周期平板模型,研究了HCHO分子在FeS2(100)完整与S-缺陷表面的吸附.结果表明,在两种表面上,HCHO均通过O原子与两个表面作用:稳定吸附于完整表面Fe-top位(Fe五配位);而在S-缺陷表面则存在两种稳定吸附模式,即HCHO分别与表面的一个和两个四配位Fe成键.对...     

惯性颗粒所见被动标量统计特性的DNS与模型研究

本文采用DNS方法,对惯性颗粒所见各向同性湍流中具有平均标量梯度的被动标量场统计特性进行了研究。结果表明：惯性对颗粒温度脉动强度,两相温度关联,自相关特性以及颗粒热流与两相交叉热流的统计特性具有明显的影响。在PDF方法的框架下,系统地推导了非等温气固两相流的PDF方程,且基于朗之万随机体系对方程进行了封闭,并利用前面的...     

车辆天窗气动噪声的数值分析与实验研究

本文从汽车天窗气动噪声的机理入手,利用与实车几何尺寸为1:5的简化模型进行了空腔绕流的数值计算,分析了其流场结构及气动噪声产生的原因.在低速静音风洞中进行了不同流速下的流场和声场实验研究,研究了天窗不同位置的速度剪切层变化,以及不同流速下的声压级变化,发现了除了特征频率下的风振噪声,还存在较大频率范围的气动噪声,其随着...