碳纤维基能源器件研究和应用进展

半个多世纪以来,碳纤维及碳纤维增强复合材料因其优异的力学性能、比强度、比模量、轻质、导电性以及热/化学稳定性,逐渐成为航空航天、建筑、运输、生物医用、体育用品以及电子电气等诸多应用领域一类非常重要的高性能结构材料。近二十多年来,得益于纳米材料与技术以及高效可再生能源器件的迅速发展,力学性能突出的碳纤维(包括工业化碳纤维、碳纤维织物、碳纳米纤维以及碳纳米管纤维等)凭借高的导电性、电化学特性、多孔以及表面可修饰性等优点,开始作为良好的电极材料应用于多种电化学能源器件与光电转换能源器件中,并得到了广泛的研究。本文首次综述了碳纤维基能源器件的研究进展,从认识碳纤维的发展历史与应用出发,介绍了碳纤维的表面功能化与电极制备的相关基础知识,重点综述了当前国内外碳纤维能源器件的发展概况,详细介绍了碳纤维作为功能电极材料在燃料电池、微生物燃料电池、锂离子电池、电化学电容器以及太阳能电池等领域的研究和发展概况。最后,通过分析当前碳纤维能源器件研究领域的现状,对该领域在材料制备工艺、电极设计、器件性能优化与器件集成技术等方面面临的挑战和未来研究方向进行了预测和探讨。     

Resonantly pumped Q-switched Er:GdVO4 laser

We describe a Q-switched Er:GdVO₄ laser resonantly pumped by a MgO-doped periodically poled LiNbO₃ optical parametric oscillator （MgO: PPLN OPO） at 1536 nm. In continuous-wave lasing, the maximum output power is 1.14 W with an incident pump power of 4.7 W and a slope efficiency of 27%. In Q-switched operation, 1.1 mJ of output pulse energy is achieved at 200 Hz. The upper-state lifetime at different pulse repetition frequencies is also calculated.     

喷水温度对内燃兰金循环燃烧过程影响的试验研究

内燃兰金循环发动机采用氧气代替空气作为助燃剂,规避了氮排放物,可以以较低成本通过冷凝过程分离废气中的水蒸气和二氧化碳,随后对二氧化碳进行回收,实现了采用化石燃料的超低排放循环.本文利用自主开发的内燃兰金循环发动机试验台架对喷水温度对燃烧过程的影响进行了试验研究。研究结果表明,在燃烧过程中喷入循环水可控制燃烧速率,使最大爆发压力后移。相同的喷水脉宽及喷射压力下,高喷水温度时发动机的IMEP显著高于低温喷水工况,较高的喷水温度可增加上止点附近进入缸内的焓值,故可通过提高喷水温度增加IMEP,进而提高循环热效率。     

采用APD阵列的共口径激光成像光学系统设计

针对机载平台激光3D成像系统的轻小型需求,设计了采用APD阵列的共口径激光收发光学系统。在分析激光成像系统照明方式及其光学系统结构的基础上,给出了激光3D成像光学系统结构框图:激光经衍射元件实现分束照明,采用双工反射镜实现收发光路的耦合。该光学系统用于2 km以内的目标三维成像,根据激光测距方程,确定了接收光学系统的参数以获得满足信噪比的回波能量。为避免造成像素之间串扰,设计了5倍扩束比的发射光学系统。最后,采用偏振片与1/4波片相结合的方式消除杂光,降低了发射光路对接收光路的影响。设计结果表明:接收光学系统弥散斑直径小于120μm,畸变小于0.2%。该光学系统体积小、重量轻,成像质量良好,可为同类激光成像光学系统提供借鉴参考。