氧分压对固体氧化物电解池性能的影响（英文）

基于固体氧化物电解池的高温电解水蒸气是一种可以在低碳排放条件下实现大规模氢气制备的技术。固体氧化物电解池的工作条件,尤其是所通入的气体组成和压力对其性能有很大的影响。本文基于计算流体力学软件建立了电解池理论模型来研究固体氧化物电解池的氧电极上通入不同氧分压的吹扫气对电解池反应特性的影响,文中所研究的氧分压范围为1.01×10~3–1.0×10~5 Pa。结果表明,可逆的开路电压随着氧分压的提高而增大,然而由活化极化、欧姆极化和浓差极化共同作用导致的极化电压随着氧分压增大而降低。在低电流密度时氧分压越小固体氧化物电解池性能越好,而在高电流密度时氧分压越大固体氧化物电解池性能越好。因此在低电流密度时采用低氧分压吹扫气有利于降低电解过程的耗电量,在高电流密度时采用氧气作为吹扫气有利于减少电解水的电能消耗并能够得到纯氧作为副产物以提高经济价值。     

LiMn_2O_4离子筛成型及锂吸附性能

采用PVC为粘结剂制备了LiMn_2O_4离子筛球型颗粒,分析了PVC添加量对离子筛吸附性能的影响,并通过扫描电境(SEM)、静态和动态连续锂吸附实验研究了PVC粘结剂对离子筛形貌和锂离子吸附性能的影响。结果表明,SMO-a、SMO-b和SMO-P样品的锂离子静态吸附数据与Lagergren方程吻合良好,吸附速率常数依次为1.03×10~(-5)、1.06×10~(-5)s~(-1)和9.72×10~(-6)s~(-1)SMO-a样品的静态饱和吸附量达到2.50 mmol·g~(-1),PVC造粒对离子筛的静态条件下的饱和吸附容量和吸附速率影响很小,但连续动态操作条件下SMO-a的吸附容量降低为1.11 mmol·g~(-1);经盐酸洗涤脱附后,Li~+最大富集倍数约为9。     

球形PVC-MnO2离子筛的制备及锂吸附性能

本实验室前期所制备的Li4Mn5O12超细粉末在卤水体系中对Li+具有较大的吸附容量和良好的选择性。但由于超细粉体的流动性和渗透性差,无法直接应用于固定床,需对粉末吸附材料进行成型造粒,以便于实际应用。本论文采用聚氯乙烯为粘结剂,制备出粒径约为2.0~3.5 mm的球形PVC-Li4Mn5O12,经盐酸处理后得到球形PVC-MnO2离子筛。并通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、静态和动态连续锂吸附实验研究了球形离子筛形貌和锂离子吸附性能。结果表明,球形离子筛对Li+的吸附容量高达5.28 mmol.g-1,在混合溶液中对Li+具有良好的选择性,这对于在盐湖卤水或海水提锂具有重要的实用意义。     

PVC-Li4Mn5O12复合离子筛的锂吸附性能

采用PVC粘合成型技术对实验室合成的Li₄Mn₅O₁₂粉体进行成型,制备出直径约为3.5mm的球形PVC-Li₄Mn₅O₁₂复合材料,并通过SEM、孔径分布、吸附动力学和选择性测试等手段研究成型前后离子筛的形貌和吸附性能。结果表明:PVC-Li₄Mn₅O₁₂复合样品中的离子筛仍为纳米棒;且球形离子筛具有较大的比表面积,在模拟卤水中对Li⁺具有良好的选择性吸附性能。     

高压氢气射流火焰的数值模拟

高压氢气泄漏并发生点火是氢火灾事故的核心场景,也是氢安全研究的基本内容。该文对高压氢气泄漏后立即点火、延迟点火以及有防护墙存在时的延时点火3种场景进行了数值模拟仿真,分析了点火时间、防护墙对温度和超压的影响。结果表明:氢气泄漏后在喷口处立即点燃会形成射流火焰,该过程不会产生明显的超压;泄漏一段时间后再进行点火,将由点火中心产生压力波并向外传播,并随着与点火中心距离的增大,最大超压降低,燃烧稳定后形成的射流火焰与立即点火时基本一致;防护墙有效削弱了压力波及火焰向墙后方的传播,墙后方的超压及温度明显降低。因此,合理设置防护墙可以缩小危险范围,缩短安全距离。