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。     

喷淋高度对氨喷雾相变冷却特性的影响

喷雾相变冷却具有高热流密度的换热能力,本文通过建立喷雾相变冷却实验系统,以液氨为工质,使用单喷嘴,对冷却面为2.5 cm×1.2 cm的热沉进行了实验研究。结果表明:以氨为工质的喷雾相变冷却具有较高的换热能力;在热流密度达到400W/cm~2时,热沉表面的温度在15℃以下;在实验工况不变时,随喷嘴喷淋高度的降低,临界热流密度值(CHF)增大,最大换热系数可达95000 W/(m~2·K)。     

DMFC阳极CO_2气泡生长及脱离特性研究

通过对竖直放置直接甲醇燃料电池水平流道内扩散层壁面上CO_2气泡的受力分析,建立描述气泡生长动力学方程,获得CO_2气泡生长速率和气泡脱离直径的计算方法。计算结果表明:CO_2气泡生长和脱离主要受浮力、曳力、剪切升力和表面张力的控制;气泡生长速率随电流密度和接触环直径的增大而增大;甲醇溶液流速增加,气泡脱离直径变小,且流速对气泡脱离直径的影响随接触环直径减小而变大;电池放电电流密度的变化对气泡脱离直径几乎没有影响;温度和甲醇浓度增加,均使气泡脱离直径略有减小;扩散层表面润湿性越好,气泡的脱离直径越小。     

阳极流场对单室微生物燃料电池性能的影响

实验研究了阳极分别采用蛇形和交指型流场的单室微生物燃料电池(MFC)性能,发现采用蛇形流场的单室MFC 不仅启动时间较快,而且性能较好.通过对中间腔室侧的阴阳极电极表面SEM表征发现,阳极采用交指型流场的单室MFC阴阳极表面均有生物膜存在,这部分额外的生物膜阻碍了阴阳极之间的氢离子传输,从而导致阳极采用交指型流场的MF...     

被动式DMFC变负载动态响应特性

被动式直接甲醇燃料电池作为新型便携式电源,势必会遇到负载动态变化的工作环境。本文针对持续加载/瞬间卸载、持续加载/持续卸载及梯形加载时被动式直接甲醇燃料电池的动态响应进行了实验研究,获得了变负载时电池电压及温度的响应规律。结果表明:加载时电池电压降低、温度升高,而卸载瞬间电压骤升、温度骤降;持续卸载时温度响应滞后于电流密度的变化及电压响应;梯形加载时恒流放电过程对持续加载和卸载时电压响应的影响较小;电池温度随加载周期整体上呈升高趋势。     

离子液体-MEA混合工质平板降膜吸收CO_2

设计了CO_2降膜吸收反应器,对比了四种工质20%MEA、20%IL、5%IL+15%MEA、10%IL+10%MEA吸收CO_2性能。结果表明:工质5%[N_(1111)][Gly]+15%MEA每摩尔胺吸收的CO_2量最大,且其CO_2吸收能力被完全利用程度高达89.0%。选取5%[N_(1111)][Gly]+15%MEA为吸收剂,考察了液体流量,液体温度,气体流量,气体进口CO_2浓度对5%[N1111][Gly]+15%MEA吸收剂降膜吸收性能的影响.结果表明:吸收速率随液体流量先增加之后下降,随液体温度、气体流量及气体进口CO_2浓度的增加而增加.     

功能离子液体复配溶液吸收CO_2性能研究

采用酸碱中和一步法制备出四甲基铵甘氨酸([N1111][Gly])功能离子液体,并进行~1H NMR和TGA表征。通过[N_(1111)][Gly]与单乙醇胺(MEA)水溶液复配成混合吸收剂,研究了不同复配浓度、温度、压力对CO_2的吸收性能的影响。结果表明;在MEA溶液中添加[N_(1111)][Gly]功能离子液体可以提高吸收CO_2的速率,在本文采用的5种吸收剂中,0.3mol·L-[N_(1111)][Gly|与0.7 mol·L~(-1)MEA复配形成的吸收剂具有较高的吸收容量和较大的吸收速率。温度升高,混合吸收剂吸收CO_2的速率增加,但平衡时的吸收容量减小。混合吸收剂的CO_2吸收速率和吸收容量均随压力的升高而增加。     

亲疏水间隔条纹壁面上液滴铺展特性研究

本文采用CLSVOF方法对液滴撞击亲疏水间隔条纹壁面的过程进行了数值模拟,重点研究撞击速度和撞击点对液滴铺展行为的影响。结果表明,液滴在撞击亲疏水间隔条纹壁面后容易分裂出卫星液滴,其分裂的地点都是在疏水条纹上;较大的撞击速度使得卫星液滴数目迅速增多,但是这种分裂行为并不会大幅度增加液滴与固壁的接触面积;虽然撞击点的不同会使得液滴倾向于朝不同的方向铺展,但这种行为对液固接触面积的影响却很小。     

固定化光合细菌包埋颗粒内底物传输特性

本文分析了在不同操作条件下固定化光合细菌包埋颗粒内的底物传输特性,得到入射光照强度、培养温度和培养基pH值等操作参数对包埋颗粒内底物传输Thiele模数、内扩散有效因子的影响.分析发现Thiele模数随实验参数变化呈先增加后下降变化趋势,内扩散有效因子则呈相反的变化趋势,表明了当操作条件越适于光合细菌生长代谢,内扩散速率对包埋颗粒内底物消耗的限制性影响越明显.较低的Thiele模数表明包埋颗粒内底物消耗主要为反应控制过程.