Design of optimum solid oxide membrane electrolysis cells for metals production

Oxide to metal conversion is one of the most energy-intensive steps in the value chain for metals production. Solid oxide membrane (SOM) electrolysis process provides a general route for directly reducing various metal oxides to their respective metals, alloys, or intermetallics. Because of its lower energy use and ability to use inert anode resulting in zero carbon emission, SOM electrolysis process emerges as a promising technology that can replace the state-of-the-art metals production processes. In this paper, a careful study of the SOM electrolysis process using equivalent DC circuit modeling is performed and correlated to the experimental results. A discussion on relative importance of each resistive element in the circuit and on possible ways of lowering the rate-limiting resistive elements provides a generic guideline for designing optimum SOM electrolysis cells.     

带有嵌件充模过程中熔接线形成的数值实验研究

采用基于同位网格的有限体积方法耦合Level Set方法,求解了黏弹性流体具有相变的气-液两相充填模型;模拟出了黏弹性流体在带有嵌件的型腔充模过程中熔接线区域以及壁面凝固层的形成过程;得到了充填过程中熔接线区域的界面运动情况,得到了充模结束时型腔内压力、应力等物理量的分布,得到了与实验结果一致的应力集中以及应力双折射现象;并讨论了注射速度、熔体温度对熔接线区域厚度的影响。研究发现:注射速度越高,熔接线区域越薄;熔体温度越高,熔接线区域越薄,所以提高注射速度、熔体温度可以使熔接线区域变薄或消失。     

注采水样微生物群落与高凝原油的相互作用

在高凝油藏开发过程中,原油易在孔隙中析蜡、发生胶质和沥青质沉积等。研究不同水驱环境中内源微生物群落及其与高凝油的相互作用关系,以河南魏岗油田高凝油藏产出水样为研究对象,优选最佳激活体系;通过微生物驱油物理模拟实验考察内源微生物提高采收率情况,研究激活前后内源微生物的群落变化以及原油组分、性质的变化。结果表明:注采水样中微生物群落差异明显,内源微生物被激活后优势菌为芽胞杆菌(Bacillus sp)和梭菌(Clostridium ultunense)等,原油乳化分散等级最高可达5级,微生物提高采收率最高为12.51%;凝点最多降低5℃,蜡含量降低3.95%以上,同时多环芳烃萘、菲及其同系物等降解较为明显;不同水驱环境中内源微生物在驱油、原油降解等过程中发挥着重要的作用。     

Fragilolides A-Q,norditerpenoid and briarane diterpenoids from the gorgonian coral Junceella fragilis

Chemical investigation of the gorgonian coral Junceella fragilis resulted in the isolation of a new norditerpenoid fragilolide A (1), sixteen new briarane diterpenoids fragilolides B-Q (2–17), together with frajunolides H and N, and three known norcembranoids scabrolide D, sinuleptolide and 5-epi-sinuleptolide. The structures of new compounds were determined on the basis of extensive spectroscopic analysis, including the experimental and calculated ECD data and single-crystal X-ray diffraction for the configurational assignments. The structure of fragilolide A featured an unprecedented 4,13- and 7,11-fused tetracyclic norcembranoid, while the biogenetic relationships of the briarane analogues were postulated. Frajunolide H exerted significant inhibition against a panel of tumor cell lines, and six briarane diterpenoids (3, 6, 8, 12, 16, and frajunolide N) exhibited the inhibitory effects against the HBeAg express of hepatitis B virus in HepAD38 cells. In addition, sinuleptolide and 5-epi-sinuleptolide exerted the effects to inhibit NO production in RAW264.7 macrophage cells, in addition to the activation of ARE and the inhibition of NF-κB expression.     

Composition assessment of ferric oxide by accurate peak fitting of the Fe 2p photoemission spectrum

A quantitative study of the surface composition of ferric oxide employing photoemission spectra is presented. It was possible to accurately reproduce the expected composition (Fe_2.00±0.05O₃) by modeling the background as a combination of Shirley‐type (Shirley–Vegh–Salvi–Castle) and slope backgrounds through the active approach. The line‐shape employed to fit apparent peak asymmetries was the double‐Lorentzian. It was possible to resolve a previously unreported satellite located at ~729 eV. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于水滑石前驱体制备ZnCr_2O_4-ZnO复合光催化剂及产氢性能

以研磨水热法合成ZnCr_2O_4-ZnO异质结型光催化剂,对所得样品进行了TG-DTA、XRD、SEM、HRTEM、DRS和N2吸附-脱附表征分析;在模拟太阳光下,以草酸为牺牲剂对样品的光催化产氢活性进行评价,并分别与共沉淀法、尿素回流法和尿素水热法制备的ZnCr_2O_4-ZnO样品进行比较,探讨了异质结型ZnCr_2O_4-ZnO复合光催化剂的产氢机理。结果表明,四种方法制备的Zn-Cr前驱体都具有一定的水滑石结构,经500℃焙烧后,均为球形纳米粒子,但团聚情况各异,比表面积和孔结构参数有较大差别。其中,研磨水热法所得样品ZnCr_2O_4-ZnO粒子均匀,光电流响应强度最大,产氢效率最高,为0.956 mmol/(h·gcat),分别是共沉淀法、尿素回流法和尿素水热法制备样品产氢量的2.3、1.5和3.0倍。     

碱金属掺杂的石墨相氮化碳在可见光光催化制氢中的比较研究(英文)

利用半导体光催化技术将太阳能转化为清洁化学能源是解决能源危机和环境问题的最有潜力的途径之一.过去几十年,许多半导体包括氧化物、硫化物和氮化物均表现出光催化活性.然而,半导体光催化的实际应用仍然受制于其较低的太阳能转化效率.解决上述问题的方法之一是发展高效的可见光光催化制氢材料.近年来,石墨相氮化碳(g-C_3N_4)作为一种聚合物半导体材料,受到了光催化研究人员的广泛关注.g-C_3N_4具有可见光吸收能力、合适的导带价带位置、良好的热稳定性和化学稳定性,且制备方法简单和结构易调控,是一种极具潜力的光催化制氢材料.然而g-C_3N_4仍然仅能吸收波长450 nm以下的光,且其光生电子和空穴极易复合,因而光催化制氢效率较低.目前,研究人员采用了多种改性方法来增强g-C_3N_4的光催化性能,其中通过元素掺杂进行能带结构调控是一种非常有效的策略.而碱金属原子(Li,Na和K)被认为可有效进入g-C_3N_4的内部结构,通过引入缺陷来拓宽g-C_3N_4的光吸收范围和提高光生电荷的分离效率.不过到目前为止,尚未见系统的比较研究来深入理解不同碱金属元素掺杂的g-C_3N_4在可见光光催化制氢中的性能差异.本文采用X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附测试、紫外可见漫反射光谱(UV-visDRS)、时间分辨荧光光谱(TRPL)、X射线光电子能谱(XPS)、光电化学测试和光催化制氢测试等表征和测试手段比较研究了不同碱金属元素掺杂的g-C_3N_4在结构、光学性质、能带结构、电荷转移能力和光催化性能等方面的差异.XRD结果表明,碱金属掺杂可导致g-C_3N_4的层间距离增大,且碱金属原子半径越大,g-C_3N_4的层间距离越大.氮气吸附-脱附测试结果表明,碱金属掺杂可提高g-C_3N_4的比表面积,其中Na掺杂的最高.UV-vis DRS和XPS谱结果表明,依Li,Na,K的顺序,碱金属掺杂导致g-C_3N_4带隙逐渐变窄,使得可见光吸收能力逐渐增强,且其导带和价带位置逐渐下移.TRPL和光电化学测试结果显示,碱金属掺杂有效抑制了g-C_3N_4的光生载流子复合和促进了光生载流子的转移,其中Na掺杂的g-C_3N_4的光生载流子利用效率最高.可见光光催化制氢实验表明,碱金属掺杂显著提升了g-C_3N_4的光催化性能,其中以Na掺杂的g-C_3N_4性能最佳,其产氢速率(18.7mmol h–1)较纯的g-C_3N_4(5.0mmol h–1)可提高至3.7倍.由此可见,g-C_3N_4的掺杂改性是一个对其微结构和能带结构的优化调控过程,最终获得最优的光催化性能.     

点、线接触真实粗糙表面的弹流润滑研究

本文给出了点、线接触的真实粗糙表面的微弹流数值解。在给定随机粗糙表面样本后,求解大小不同的载荷和粗糙的弹流问题。从计算结果可以看出,由于Reynolds方程中速度项的作用,在表面对应粗糙的位置处引起了压力变化,从而因其产生的弹性变形使粗糙变得平滑。对此光滑表面解可以看出,因粗糙引起的压力和膜厚的变化在光滑解附近波动。载荷较大时,压力分节接近固体接触情况。     

220kV及以上电压输电线路的继电保护可靠性及状态检修研究

传统220kV及以上电压输电线路的继电保护可靠性及状态检修过程实现过程复杂,且容易受到外界环境的干扰,导致可靠性及状态检修研究结果不准确。因此研究了一种新的继电保护可靠性及状态检修过程,根据220kV及以上电压输电线路继电保护装置自身特点,对干扰其可靠运行的因素进行分类,构建相应的故障树模型,通过马尔科夫矩阵转移法计算继电保护装置的可用度和发生故障的概率,研究了装置硬件和软件的可靠性。经实例分析发现,继电保护装置的可用度随检修效率、状态评估效率和检修工人效率的增大呈先增加后不变的趋势。分析了检修周期对继电保护装置可靠性的影响,在此基础上研究了继电保护状态检修过程。     

梧桐浸泡液为基质的CW-MFC耦合系统偶氮染料X-3B脱色及产电效果

在新型人工湿地耦合微生物燃料电池中（CW-MFC）中,以葡萄糖为对照组,研究梧桐浸泡液作为活性艳红(X-3B)共基质以实现其脱色的可行性,并从梧桐浸泡液初始浓度以及内筒植物等方面入手,进一步探讨以梧桐浸泡液为共基质条件下系统最佳处理效果。结果表明,当水力停留时间（HRT）为2天时,梧桐组最高脱色率为97%,与葡萄糖组相差无几;且当梧桐组中X-3B进水浓度为150mg/L,梧桐浸泡液COD浓度为130mg/L时,脱色效果最佳,达到97%。COD去除方面,外筒（CW系统）的串联,在进一步去除内筒出水中脱色副产物发挥了重要的作用,随着进水中梧桐浸泡液COD浓度的增加效果更佳,且COD去除率最高为22%。以梧桐浸泡液为共基质的系统,其电压输出值为0.275V左右,且内筒有植物系统电压高于无植物。