阳极材料对6 L微生物燃料电池性能及有机废水处理效果的影响

阳极材料是影响微生物燃料电池实用化的关键因素之一.本文以碳刷、碳布或石墨毡阳极和泡沫镍空气阴极制成紧凑式6 L单室双空气阴极微生物燃料电池(MFC),研究不同阳极材料对电池启动过程和运行以乙酸钠为基质的人工废水和实际屠宰废水的产电性能和废水处理效果的影响,比较了单位阳极成本的产电效益.结果表明:阳极材料对紧凑式MFC的启动过程没有明显影响;在产电性能方面,碳刷阳极MFC在人工废水和屠宰废水中的输出功率密度最高,分别为(56.3±1.8)W·m~(-3)和(19.5±0.8)W·m~(-3),其次为碳布阳极MFC,分别为(46.0±1.7)W·m~(-3)和(16.9±0.6)W·m~(-3),最差的是石墨毡阳极MFC,分别为(40.8±1.5)W·m~(-3)和(11.9±0.5)W·m~(-3);在废水处理效果方面,不同阳极MFC在运行人工废水或屠宰废水时COD去除率没有明显差别,均在90%左右.碳刷阳极MFC所产生的经济效益最高,在运行乙酸钠和屠宰废水时分别为(3.44±0.08)m W·元-1和(0.97±0.05)m W·元-1,分别比碳布MFC和石墨毡MFC高18.6%、12.8%和38.7%、80%.本研究结果说明碳刷是微生物燃料电池实用化过程中最合适的阳极材料.     

Al-Zn-In系牺牲阳极在间浸环境中的性能研究

目的探究4种常用Al-Zn-In系牺牲阳极(Al-Zn-In、Al-Zn-In-Cd、Al-Zn-In-Mg-Ti、Al-Zn-In-Mg-Ga-Mn)在海水间浸环境中的电化学性能。方法采用恒电流法对4种阳极的开路电位、工作电位、实际电容量、电流效率及溶解形貌等进行研究,并结合电化学阻抗谱、动电位极化曲线等方法进行分析。结果在间浸环境中,Al-Zn-In、Al-Zn-In-Mg-Ti、Al-Zn-In-Mg-Ga-Mn的电流效率均在88.92%以上,3种阳极的工作电位在-0.96~-1.10 V波动,能满足碳钢在间浸环境中的保护需要。Al-Zn-In-Mg-Ga-Mn阳极溶解形貌均匀,Al-Zn-In和Al-Zn-In-Mg-Ti阳极溶解形貌略差。Al-Zn-In-Cd阳极电流效率仅为80.95%,工作电位在-0.93~-1.10 V波动,溶解形貌不均匀,电化学性能最差。研究发现,Al-Zn-In-Cd阳极表面附着的腐蚀产物多次在空气环境中脱水,并形成壳层,导致电位正移,阻碍阳极的进一步活化。结论在间浸环境中,4种阳极的电化学性能由好到差依次为Al-Zn-In-Mg-Ga-Mn阳极、Al-Zn-In阳极、Al-Zn-In-Mg-Ti阳极、Al-Zn-In-Cd阳极,前3种阳极适用于间浸环境中海洋结构物的阴极保护。     

925镍基合金和110SS钢在高温高酸性环境中的电偶腐蚀行为

目的 探究镍基合金925和抗硫油管管材110SS在不同面积比下耦接后的电偶腐蚀行为和电偶腐蚀效应,模拟国内某油气田高温高酸性腐蚀环境。方法 采用浸泡腐蚀试验和电化学测试技术,评价电偶腐蚀的阴阳极过程对腐蚀进程的影响,并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)与X射线衍射仪(XRD)对腐蚀试样的表面形貌及腐蚀产物成分进行分析。结果 110SS的自腐蚀电位远远低于925,阴阳极分别以1:1、1:5、1:10、1:30四种面积比耦接后,均发生电偶腐蚀。耦接后110SS的腐蚀速率分别为:0.7564、0.7032、0.6457、0.6289 mm/a,均为极严重腐蚀。结论 电偶腐蚀速率和电偶腐蚀效应均随着阴阳极面积比的增大而增加。镍基合金与碳钢油管耦接主要对材料在腐蚀环境下的腐蚀进程有影响,而对腐蚀产物和腐蚀机理的影响不大。     

电絮凝处理腐殖酸过程中阳极钝化影响因素分析

针对电絮凝(electrocoagulation,EC)处理腐殖酸(humic acid,HA)过程中电极易发生钝化,造成处理效能下降的问题,主要探究了阳极表面粗糙度、初始pH、初始HA浓度对于铝阳极钝化的影响,随后通过检测溶液中残留Al³⁺浓度和阳极板表面形貌,进一步分析了HA浓度对于铝阳极钝化发展的影响机制。结果表明：铝阳极钝化程度与阳极板表面算数平均粗糙度(arithmetic mean roughness,Ra)呈负相关,随着Ra从2 055 nm下降到270 nm,阳极板的电荷转移电阻(charge transfer resistor,Rct)从1 174.0 Ω·cm²增大到1 481.2 Ω·cm²;当溶液初始pH从3 提高到 7 时,极板的Rct从461.0 Ω·cm²增大到1 120.2 Ω·cm²,而当pH继续升高到 9 时,极板的Rct下降到169.5 Ω·cm²;铝阳极钝化程度随溶液初始HA浓度呈现先减小后增大的规律。HA的质量浓度从0 mg·L⁻¹ 提高到20 mg·L⁻¹ 时,对应极板的Rct从1 536.4 Ω·cm²减小到932.9 Ω·cm²,HA的质量浓度进一步上升至200 mg·L⁻¹时,对应极板的Rct又从932.9 Ω·cm²增大到1 403.2 Ω·cm²。本研究结果可为EC在实际应用中抑制阳极钝化提供参考。     

铝阳极电凝聚处理活性黑KN-B染料模拟废水

对铝阳极电凝聚处理活性黑KN-B模拟废水进行了初步的实验研究.考察了电流密度、初始pH值、电解质浓度及种类、温度、染料浓度等因素的影响.结果表明,在一定实验条件下,活性黑KN-B模拟废水的脱色效率可达到88%;电流强度、染料浓度、电解液初始pH值、氯化钠电解质浓度、温度对染料溶液脱色效率的影响明显,而硫酸钠电解质浓度对脱色效率的影响不显著;在电凝聚处理过程中,主要作用机理是吸附网捕占主导地位;活性黑KN-B在阴极上发生了还原反应.     

Design-based ranked set sampling using auxiliary variables

A ranked set sampling protocol is proposed when an auxiliary variable is available in addition to the target variable in sample surveys. The protocol may be practically carried out without additional sampling effort or costs. Under the suggested sampling scheme, the estimators usually adopted in surveys with auxiliary information - such as the ratio estimator or the regression estimator - display surprising theoretical properties as well as high performance in practice.     

两种DSA电极的制备及其对有机废水降解的电催化性能

采用热分解法,以优化比例的SnCl4·5H2O,Sb2O3,Ce(NO3)2·6H2O,RuCl3为前躯体,制备了Ce掺杂的Ti基RuO2电极(RuO2/Ti)和Ti基PbO2电极(β-PbO2/Ti),并对两种DSA电极的电催化性能进行测试.结果表明,两种DSA电极均显示出良好的稳定性和抗腐蚀性,β-PbO2/Ti电极比RuO2/Ti电极具有更高的有机物氧化降解活性,但若以NaCl类作支持电解质时,RuO2/Ti电极也是一种可选电极.     

High-performance Si-Containing anode materials in lithium-ion batteries:A superstructure of Si@Co–NC composite works effectively

To mitigate the massive volume expansion of Si-based anode during the charge/discharge cycles, we synthesized a superstructure of Si@Co–NC composite via the carbonization of zeolite imidazolate frameworks incorporated with Si nanoparticles. The Si@Co–NC is comprised of Si-nanoparticle core and N-doped/Co-incorporated carbon shell, and there is void space between the core and the shell. When using as anode material for LIBs, Si@Co–NC displayed a super performance with a charge/discharge capacity of 191.6/191.4 mA h g-1 and a coulombic efficiency of 100.1％ at 1000 mA g-1 after 3000 cycles, and the capacity loss rate is 0.022％ per cycle only. The excellent electrochemical property of Si@Co–NC is because its electronic conductivity is enhanced by doping the carbon shell with N atoms and by incorporating with Co particles, and the pathway of lithium ions transmission is shortened by the hollow structure and abundant mesopores in the carbon shell. Also, the volume expansion of Si nanoparticles is well accommodated in the void space and suppressed by the carbon host matrix. This work shows that, through designing a superstructure for the anode materials, we can synergistically reduce the work function and introduce the confinement effect, thus significantly enhancing the anode materials' electrochemical performance in LIBs.     

海洋工程用新型牺牲阳极设计与性能研究(Ⅰ)——小尺寸阳极静态海水试验研究

目的设计一种新型牺牲阳极,满足海洋工程钢结构阴极保护不同时期保护电流需求,节约牺牲阳极用量。方法通过改变常规阳极面积与质量比,分别设计面积相同和质量相同的新型阳极和常规阳极,并进行静态海水阴极保护对比试验。结果面积与常规阳极相同的新型阳极,在节约质量近50%的基础上,实现了与常规阳极相近的发生电流;质量与常规阳极相同的新型阳极,表面积增加近70%,实现了初期发生电流增加18%,试验阶段发生电流增加14%,被保护钢试样的快速极化。结论通过增加常规阳极面积与质量比,降低接水电阻,增加发生电流的设计思路是可行的。     

外加电流阴极保护中深井阳极的布置

针对某输油管道工程,为保障阴极保护效果的同时,减少阴极保护对周边金属构筑物产生直流杂散电流的干扰。结合现有相关标准规范以及阴极保护干扰的产生机理,对深井阳极的布置位置和阴极保护方案进行对比分析。由于该工程输油管道将分输库整体包围,如库外长输管道全部采取外加电流的阴极保护形式,无论阳极井如何布置,阴极保护电流均有可能对分输库内储罐等金属构筑物产生杂散电流干扰,此时阳极井的位置需从施工、维护、保护电流的发散以及投资等方面比选确定。为了实现外输管道得到有效保护,且最大程度减小阴极保护电流对分输库内储罐等金属构筑物的干扰,可采取对由分支点进出库区的成品油管道与干线绝缘,并对该部分管道施加牺牲阳极保护的形式。