聚光光伏-热化学耦合利用系统热力学分析

本文建立了一种聚光光伏-热化学耦合利用系统的模型。系统利用抛物槽式聚光分频装置将光谱分成不同的两部分分别进行光伏和热化学转换,其中热化学模块以太阳能作为反应热驱动甲醇重整反应产生氢气进入燃气轮机发电。对系统进行了能量分析和拥分析,得出系统拥损失主要集中在光学拥损失,光伏模块能量转换过程的拥损失和热化学模块能量转换过程的拥损失这三项,分别占总损失的32.7%,32.2%和27.0%。研究了不同分频波段下的光伏模块输出功率、集热器甲醇转化率和系统发电效率,同时将该系统与相同条件下的纯光伏系统和纯热化学系统进行了性能比较。结果表明,系统发电效率最高可达26.0%,相应的最佳光伏匹配波段为450～870 nm,相比于同等条件下的纯光伏系统和纯热化学系统,系统发电效率分别提高了11.1和6.1个百分点。     

Measurement of Diffusion Coefficient of Liquids by Using an Asymmetric Liquid-Core Cylindrical Lens： Observing the Diffusion Process Directly

We report a method for measuring diffusion coefficient D of liquids by using an aplanatic and asymmetric cylinder lens with a liquid core, which is designed as both a diffusion pool and the main imaging element. The precision is better than 10-4 RIU in measuring refractive index. The D values of ethylene glycol （EG） in water are measured for various EG concentrations at 25℃, and Dinf = 1.043 × 10^-5 cm^2/s under the condition of infinite dilution is obtained. The method is characterized by observing the diffusion process directly, faster measurement and obtaining the D value under the condition of infinite dilution.     

基于第一性原理的锂空气电池钌掺杂石墨烯正极 氧还原反应机理研究

双电解液锂空气电池因其高理论能量密度受到广泛研究,但电池正极侧氧还原反应(ORR)速率低,其反应速率是限制锂空气电池发展的主要因素之一.本文提出了以钌(Ru)掺杂单层石墨烯作为正极ORR催化剂,采用第一性原理计算nRu (n=1～3)掺杂石墨烯的电子结构和氧气在Ru掺杂石墨烯表面的吸附性能,并以过渡态搜索方法获得ORR反应路径,研究碱性溶液中Ru掺杂单层石墨烯作用下的ORR机理.研究结果表明,经Ru原子掺杂后,石墨烯能够获得稳定的掺杂结构,且电导率显著提升.同原始单层石墨烯相比,Ru掺杂石墨烯增强了对O₂的吸附能力.在三Ru(n=3)掺杂石墨烯表面进行的ORR无需克服任何能垒.此外,三Ru掺杂石墨烯表面对OH基团的吸附能最低,有利于ORR的连续进行.研究表明三Ru掺杂石墨烯有望成为一种新型的ORR催化剂以提高双电解液锂空气电池的性能.     

Oscillation of coercivity between positive and negative in MnxGe1-x：H ferromagnetic semiconductor films

Amorphous MnxGe1-x :H ferromagnetic semiconductor films prepared in mixed Ar with 20% H2 by magnetron cosputtering show global ferromagnetism with positive coercivity at low temperatures. With increasing temperature, the coercivity of MnxGe1-x :H films first changes from positive to negative, and then back to positive again, which was not found in the corresponding MnxGe1-x and other ferromagnetic semiconductors before. For Mn0.4Ge0.6 :H film, the inverted Hall loop is also observed at 30 K, which is consistent with the negative coercivity. The negative coercivity is explained by the antiferromagnetic exchange coupling between the H-rich ferromagnetic regions separated by the H-poor non-ferromagnetic spacers. Hydrogenation is a useful method to tune the magnetic properties of MnxGe1-x films for the application in spintronics.     

SBS新介质C4Cl6参数确定及性能研究

 从介质对光的吸收机理出发，研究了吸收系数较小的受激布里渊散射（SBS）新介质六氯-1,3-丁二烯（C4Cl6）。通过基本的物理参数，确定了入射光波长为1 064 nm时C₄Cl₆的SBS参数，其吸收系数约为0.003 cm^-1，声子寿命约为0.25 ns，增益系数约为4.9 cm·GW^-1。分析了入射光波长与介质SBS参数的关系，布里渊频移与入射光波长成反比，声子寿命与入射光波长的平方成正比，增益系数一般与入射光波长无关。在单池SBS系统中，利用Nd:YAG调Q激光器研究了C₄Cl₆的SBS性能。实验结果表明：由于其吸收系数小，与具有相同增益系数的H₂O比较，C₄Cl₆具有较高的能量反射率（饱和能量反射率大于55%）和较宽的SBS脉宽；由于其声子寿命短，与具有相同吸收系数的CS₂比较，C₄Cl₆的SBS波形上升时间较短。吸收系数小和声子寿命短的特点，使C₄Cl₆适合作为放大池介质，这对优化SBS介质选取，提高SBS系统性能具有一定意义。     

等离子体破裂期间电流猝灭特征研究

等离子体破裂会对托卡马克装置的安全运行造成严重威胁.等离子体破裂期间电流猝灭速率与电磁负载的大小及逃逸电流平台的形成都密切相关.本文对HL-2A装置等离子体破裂进行了统计分析,统计选用等离子电流的两个衰减区间90%-10%和80%-20%.分析结果表明:HL-2A装置等离子体破裂有四种不同的电流猝灭波形,两个衰减区间最小电流猝灭时间的参数区分别为2.6 ms和2.2 ms,并且不同衰减区间下平均电流猝灭时间统计分布明显不同.     

密度泛函理论研究碳链长度对氯化三烷基铵萃取氯化汞的影响

运用密度泛函理论方法研究了烷基碳链长度对氯化三烷基铵络合氯化汞的影响,计算结果表明,氯化三烷基铵与氯化汞的络合作用随着氯化三烷基铵中烷基碳链的增长而增强.通过对络合物的键长、Mayer键级和Mulliken电荷分析可知,电子富集在氯化三烷基铵的Cl原子上,并和Hg原子之间形成静电吸引作用.当烷基长度小于3时,烷基的电子效应影响较为明显,增强了原子之间的电子转移,使得络合物更稳定;当氯化三烷基铵烷基碳链长度大于3后,烷基链长对络合物中的电子转移不再有影响,络合物的稳定性受到烷基的几何效应影响更为明显.     

外磁场作用下磁流体薄层的光学特性研究

基于磁流体的微观聚集结构,本文建立了研究磁流体薄层光学性质的模型,运用蒙特卡洛方法模拟计算了磁流体薄层的光谱透射率,并分析了外加磁场对磁流体薄层透射率的影响.结果表明外加垂直于磁流体薄层方向的磁场作用时,磁流体薄层的光谱透射率会随着外加磁场强度的增大而增大.而外加平行于薄层方向的磁场作用时,磁流体薄层的光谱透射率无明显变化,但局部透射率呈现矩形波式的分布.     

光纤腔耦合碳化硅薄膜的理论计算

半导体材料中的自旋色心是量子信息处理的理想载体,引起了人们的广泛兴趣.近几年,研究发现碳化硅材料中的双空位、硅空位等色心具有与金刚石中的氮-空位色心相似的性质,而且其荧光处于更有利于光纤传输的红外波段.然而受限于这类色心的荧光强度和谱线宽度,它们在量子密钥分发和量子网络构建等方面的实际应用依然面临严峻的挑战.利用光学腔耦合自旋色心实现荧光增强和滤波将能有效地解决这些难题.将光纤端面作为腔镜,并与自旋色心耦合可以实现小模式体积的腔耦合,而且天然地避免了需要再次将荧光耦合进光纤而造成损耗的缺点.本文理论计算了耦合碳化硅薄膜的光纤腔的性质和特征.首先通过优化各项参数包括薄膜表面粗糙度、腔镜反射率等,理论分析了存在于光纤腔中的不同模式的特点,以及光纤腔耦合色心的增强效果及相关影响因素.进一步地研究了对开放腔而言最主要的影响因素—振动对腔性质、色心的增强效果以及耦出效率的影响,最终得到在不同振动下的最大增强效果以及对应的耦出透射率.这些结果为今后光纤腔耦合色心的实验设计提供了最直接的理论指导,为实验的发展和优化指明了方向.     

^12C和X射线辐照人肺癌细胞H1299的生物学效应

用高传能线密度（LET）的^12C离子束和低LET的X射线辐照体外培养的非小细胞肺癌H1299（p53基因缺失）,研究它们的辐照生物学效应的差异。用克隆形成率法测定了细胞对射线的辐射敏感性;用AnnexinV/PI试剂盒检测了细胞早期凋亡;用流式细胞仪检测了细胞周期变化。实验结果表明,^12C离子束辐照H1299细胞的存活率明显低于用X射线辐照的;^12C离子束引起H1299细胞的早期凋亡率明显高于X射线辐照引起的,且持续时间更长;^12C离子束引起的H1299细胞G2/M期的抑制更明显。说明H1299细胞对高LET的^12C离子束的辐射敏感性高于对X射线的,重离子对p53基因缺失型肿瘤的治疗可实施较低的照射剂量、较少的照射次数和较长的时间间隔。