Investigation of titanium liquid/gas diffusion layers in proton exchange membrane electrolyzer cells

In a proton exchange membrane electrolyzer cell (PEMEC), liquid/gas diffusion layer (LGDL) is expected to transport electrons, heat, and reactants/products to and from the catalyst layer with minimum voltage, current, thermal, interfacial, and fluidic losses. In addition, carbon materials, which are typically used in PEM fuel cells (PEMFCs), are unsuitable in PEMECs due to the high ohmic potential and highly oxidative environment of the oxygen electrode. In this study, a set of titanium gas diffusion layers with different thicknesses and porosities are designed and examined coupled with the development of a robust titanium bipolar plate. It has been found that the performance of electrolyzer improves along with a decrease in thickness or porosity of the anode LGDL of titanium woven meshes. The ohmic resistance of anode LGDL and contact resistance between anode LGDL and the anode catalyst play dominant roles in electrolyzer performance, and better performance can be obtained by reducing ohmic resistance. Thin titanium LGDLs with straight-through pores and optimal pore morphologies are recommended for the future developments of low-cost LGDLs with minimum ohmic/transport losses.     

二维平流扩散模型下的集合卡尔曼滤波模拟同化研究

为提高环境数值预报水平,构建了一个针对污染物扩散的模拟数据同化系统。采用集合卡尔曼滤波方法对二维平流扩散模型的状态变量进行了实时校正,实现污染物浓度的实时模拟预报,完成了敏感性实验中集合数目变化、观测方差变化和同化窗口长度变化研究。比较考察观测点位置与污染源距离不同时的预报效果,探讨了优化条件下的同化策略,提出一种根据距离远近动态调节卡尔曼增益权重的方法。在集合数目较小时,可降低计算代价,得到优化的同化效果。     

氢安全研究现状及面临的挑战

氢能具有储运便捷、来源多样、洁净环保等突出优点,许多国家把发展氢能作为重要的能源战略。氢安全是氢能大规模商业化应用的重要保障。在分析国内外氢安全领域近年来最新研究进展的基础上,依次从氢泄漏与扩散、氢燃烧与爆炸、氢与金属材料相容性及氢风险评价等方面,系统总结了国内外氢安全研究面临的挑战,并对我国氢安全的发展提出了建议。     

大气污染排放窗口机制研究

以2种典型的污染排放源(点污染源和线污染源)为基础,提出排污窗口的概念,通过参数转换分解源强对污染扩散进行研究。首先在高斯污染扩散模型的基础上,对非持续性污染源强建模,然后以某烟囱的周期性排污分析,检验排污窗口设置的合理性。对于单双号限行的窗口性质的污染排放研究中,首先对交通流建立线污染扩散模型,然后融合元胞自动机(9元胞互影响)模拟区域多角度污染的扩散平衡,最后对"单双号限行"下北京市不同区域空气质量指标进行分析与仿真。分析结果表明,合理的排污窗口能够减轻污染程度及对人们日常生活的影响。     

At home and abroad: An empirical analysis of innovation and diffusion in energy technologies

This paper contributes to the induced innovation literature by extending the analysis of supply and demand determinants of innovation in energy technologies to account for international knowledge flows and spillovers. We select a sample of 38 innovating countries and study how knowledge related to energy-efficient and environmentally friendly technologies flows across geographical and technological space. We demonstrate that higher geographical and technological distances are associated with lower probabilities of knowledge flow. Next, we use previous estimates to construct internal and external knowledge stocks for a panel of 17 countries. We then present an econometric analysis of the supply and demand determinants of innovation accounting for international knowledge spillovers. Our results confirm the role of demand-pull effects, proxied by energy prices, and of technological opportunity, proxied by the knowledge stocks. Our results show that spillovers between countries have a significant positive impact on further innovation in energy-efficient and environmentally friendly technologies.     

Ti/SnO_2-Sb阳极-空气阴极电催化降解染料废水

为解决电化学法处理高盐染料废水存在的能耗大、成本高等问题,分别采用溶胶-凝胶法和辊压法制备Ti/SnO_2-Sb阳极和空气阴极,构建了Ti/SnO_2-Sb阳极-空气阴极双极体系(TSSA-ADC)。甲基橙(MO)作为高盐染料废水的典型污染物,考察了电流强度、MO浓度、电解液浓度和初始p H对TSSA-ADC体系和TSSA单阳极体系降解MO的影响。结果表明:与TSSA单阳极体系相比,TSSA-ADC体系具有更好的抗有机负荷冲击、抗盐分冲击、抗酸碱波动能力,能够维护酸碱平衡防止硬度离子结垢。最佳反应条件为电流强度为0.030 A,电解液浓度为3%,MO浓度为100 mg/L,初始pH=6。以MO去除率达到98%为基准,TSSA-ADC体系比TSSA体系可节能74.26%。     

热带海洋大气环境下X70管线钢的缝隙腐蚀行为研究

目的研究X70管线钢在热带海洋大气实海环境下的缝隙腐蚀行为。方法在距离湛江东海岛海岸50m和200 m处分别搭建楔型缝隙模型,安装大气环境Cl-收集装置和自动气象监测站。结果距离海岸越近,风速越大,大气中Cl-沉降速率也越大,X70管线钢缝隙腐蚀越严重。X70管线钢在距离海岸50 m处发生缝隙腐蚀的最大缝宽约为0.96 mm,200 m处最大缝宽约为3.75 mm,50 m处缝隙腐蚀更严重。结论缝隙腐蚀区域形成了氧浓差电池,同时随着缝隙液中Cl-向缝隙内迁移,发生闭塞区电池自催化过程,在二者共同作用下,缝隙腐蚀区域较非缝隙腐蚀区域腐蚀更严重。     

水平对置活塞发动机高空热平衡特性研究

目的研究不同海拔大气压力特别是高空条件对水平对置活塞汽油机热平衡性能的影响。方法利用内燃机高空模拟试验台进行不同海拔高度(0~7000 m)下水平对置活塞汽油机的热平衡试验,测得不同海拔下排温、缸体表面温度等特征参数,计算热流量分配特性,并对比分析热流量分配特性随海拔高度的变化规律。结果随海拔升高,汽油机排温和缸体表面温度逐渐下降,且海拔愈高,缸体表面温度下降幅度愈大。汽油机有效功率随海拔升高逐渐下降,余项损失百分比逐渐上升,且在低转速下,变化幅度增大。在6000 m模拟海拔、3000 r/min转速下,汽油机有效热效率不到5%,而余项损失达到了30%以上,此时部分汽油甚至并未燃烧。结论高空环境对水平对置汽油机热平衡性能造成严重影响,成为制约其高海拔性能恢复的关键因素。     

基于"3S"的南京市大气污染源清单网格化空间分配研究

基于GIS、RS、GPS集成技术,依据南京市10大类大气污染源排放和空间分布特征,采用合适的空间分配方法,根据各排放源的相关权重分配因子,构建了南京市2015年大气污染源排放清单1 km×1 km的网格化空间数据库,并基于GIS平台叠加显示形成了2015年南京市大气污染源1 km×1 km空间分布图.结果表明,此次空间分配结果与南京市GDP、路网、人口、农业等相关分布特征相互吻合,说明本研究网格化空间分配方法较为合理可靠,可满足后续空气质量模拟的需求.     

关于医疗垃圾飞灰中二噁英在惰性气氛下的低温热脱附研究

以医疗垃圾焚烧炉布袋除尘器前管道内飞灰(BG)及布袋除尘器后飞灰(AG)为对象,研究不同温度及时间段下其在管式炉中的热脱附特性.结果表明,在低温氮气气氛下,热脱附作用较为明显,2种飞灰中的二噁英都有了不同程度的脱除,其中布袋前飞灰中二噁英的脱除率为82.9%～99.9%之间,毒性当量脱除率为77.3%～99.8%,布袋后飞灰中二噁英的脱除率为66.8%～99.8%之间,毒性当量脱除率为43.5%～99.6%.检测收集到的实验尾气,发现了二噁英的存在,且在300～350℃这个温度段生成量最多,且生成的有毒二噁英同系物中以OCDD为主.通过比较发现,当温度为400℃,加热时间为45 min时2种飞灰中的二噁英脱除效率最高.鉴于惰性气氛下的热脱附对处理飞灰中的二噁英具有较好的作用,可将其大规模应用于实际工程中.