热电发电技术回收工业余热分析

工业余热资源形式多样且总量巨大,节能潜力可观。利用热电发电技术将工业余热资源转化为电能,既能提升能源利用率又可以降低热污染,是实现双碳目标的重要技术途径。介绍了工业中不同类型余热的分布占比情况和热电发电的基本原理,重点对热电发电技术在工业领域中的应用研究进展进行了综述,并针对热电发电技术以及该技术在工业应用中存在的一些问题进行了分析、总结和展望。

影响多孔定型相变储能材料性能的因素分析

太阳能作为一种可再生能源,因其在解决日益增长的能源需求和温室气体排放方面的巨大潜力受到越来越多的关注。然而,太阳自身的间歇性和随机性大大限制了太阳能的转换和储存效率。近年来,基于固-液相变储能材料的潜热储存系统,由于具有高储热密度和出色的化学稳定性,有望成为提高太阳能吸收和转换的合适方法。但固-液相变储能材料在实际应用中常受到自身相分离、换热速率低、过冷、熔融状态泄漏、性能不稳定等限制。其中一种解决方法是将多孔载体与固-液相变储能材料相结合来制备多孔定型相变储能材料。介绍了相变储能材料的储能机理和传热强化机理,系统分析了多孔载体材料的种类、制备方法对多孔定型相变储能材料的影响及其潜在应用。

MXene/二氧化硅/六水氯化钙复合相变储热材料的制备及性能

六水氯化钙作为一类低温体储热材料,在蓄热节能方面有着巨大的应用前景。单一的六水氯化钙相变储热材料存在导热系数低和熔化时易泄漏的缺点,具有较大的内芯和互穿介孔孔道结构的介孔二氧化硅可以解决上述问题。介孔二氧化硅具有低密度,热膨胀系数小,折射率低,比表面积大等优点,但其导热系数低,需要与热性能良好的材料复合来增强导热能力。选用MXene作为导热增强材料,在其表面上生长介孔二氧化硅,再把相变材料六水氯化钙负载其中。通过综合热分析仪和红外热成像仪测定,证明复合相变材料的储热性能、热稳定性和传热速率都有显著提升;在烘箱中观察六水氯化钙的泄漏情况也明显被载体材料所抑制,成功制备一种热性能和稳定性俱佳的复合相变储热材料。

水热法制备NiMoO_(4)纳米材料及其电化学性能的研究

NiMoO_(4)纳米材料在新型绿色电池、超级电容器等方面具有潜在的应用价值,利用水热法制备NiMoO_(4)纳米材料,探究不同反应温度对制备材料的表面形貌、结构和电化学性能的影响。研究结果表明,150℃反应6 h制备的NiMoO_(4)样品呈现纳米纤维形貌,而且表现出最佳的超级电容器性能。当放电电流密度为0.5 A/g时,其比电容达到600 F/g,即使在10 A/g时,NiMoO_(4)电极仍然能够保持300 F/g的比电容。此外,NiMoO_(4)电极表现出优异的循环寿命,经过6000次循环充放电(放电电流密度为5 A/g),仍然保持其初始比电容的97%。优异的循环稳定性使NiMoO_(4)成为一种极具前景的高性能超级电容器材料。

核-壳异质结构ZnO/ZnS复合材料的光催化性能

为提高ZnO光催化有机废水处理效率,运用水热法结合离子交换法制备了核-壳异质结构的ZnO/ZnS复合材料,并评估其在甲基橙有机废水处理中的催化性能。经XRD、SEM和TEM表征,证实已成功制备了具有棒状核-壳异质结构的ZnO/ZnS复合材料,并初步探讨了其形成机理。实验结果表明,随着离子交换时间的增加,ZnS逐渐包覆于棒状ZnO结构表面,形成核-壳异质结构。此结构不仅拓宽了ZnO的光谱吸收范围,还提高了其催化性能。当光照反应时间达到180 min时,ZnO/ZnS复合材料对甲基橙的降解率达到80.05%,较纯ZnO催化剂提高了30%。核-壳异质结构的ZnO/ZnS复合材料为进一步提升ZnO光催化技术在有机废水处理中的应用效果提供了一种新的途径。

碳纳米管导热复合材料的制备研究进展

介绍了碳纳米管(CNT)导热复合材料的传热机理。综述了各类制备CNT导热复合材料的常用方法,包括电场取向法、磁场取向法、3D打印法、静电纺丝法、化学镀法等。采用取向方法和3D传热网络的构筑,使基体中的CNT形成导热通路或导热网络,显著提高了复合材料的导热系数。分析了每种方法制备CNT导热复合材料的特点。最后,对CNT导热复合材料的未来发展作出了展望。

高导热石墨烯高分子相变材料的研究进展

分析了以石墨烯为导热填料的高分子相变材料的应用,介绍了包括共混法、自组装法、冷冻干燥法、碳泡沫法及金属泡沫法在内的高导热石墨烯高分子相变材料的制备方法,并对其导热性的影响因素进行了分析和总结。同时,介绍了通过各制备方法制备石墨烯高分子相变材料的研究进展与其面临的挑战,最后对各制备方法的优缺点进行了总结与展望。

金刚石导热复合材料的研究进展

总结了制备金刚石导热复合材料的主流方式,并介绍了每一种制备方法的制备过程、导热机理等,包括共混法、构筑模板法、电沉积技术、烧结技术、磁控溅射技术、化学气相沉积技术等,概述了不同制备方式的成型过程并归纳和归纳了其导热性能。最后,对金刚石导热复合材料研究进行了总结和展望。

高导热银纳米线/聚合物复合材料的制备方法研究综述

高频、大功率的现代电子产品趋向于小型化和集成化,热量的积累可能导致先进电子器件失效甚至损坏。聚合物基复合材料是目前电子器件散热的主要材料。本文主要对以银纳米线为主要填料的高导热复合材料的制备方法进行了综述,包括共混法、冻干法、涂层法、浇铸法、静电纺丝法、自组装法,旨在为新型热管理材料的制备和研究提供一些参考。

CsPbX_(3)(X=Br,I)@ZIF-8复合材料用于高效WLED器件

纯无机铯铅卤钙钛矿材料由于其高光致发光量子产率(PLQY)、高色纯度、可调带隙、高载流子迁移率在光电子器件中引起了广泛的关注。然而,水、氧条件下稳定性较差使其实际用途受到限制,为了提升水氧环境下的稳定性,在典型热注射法合成步骤中加入干燥的纳米粒子自组装方法合成的ZIF-8粉末使钙钛矿纳米晶体在ZIF-8孔隙中原位生长得到CsPbX_(3)@ZIF-8(X=Br,I)复合材料,该合成方法步骤简单,成本低廉,合成样品具有优异的稳定性,在空气中可以稳定2年以上,水中15 d后依然观察到明亮的荧光发射。以PMMA为基体材料制备的CsPbX_(3)@ZIF-8/PMMA(X=Br,I)复合膜具有良好的光学特性,分别制成绿光CsPbBr3@ZIF-8/PMMA膜发射峰波长为525 nm与红光CsPbI3@ZIF-8/PMMA膜发射峰波长为697 nm。以蓝光LED为光源制备成的WLED器件达到白光色度坐标为(0.3112,0.3334),色温6552 K,显色指数(CRI)为73.6。

浅谈数字化教学模式在材料表界面课程中的应用研究

随着数字化技术的不断进步和应用,数字化教学模式也逐渐成为高校全面推进教育改革的核心内容。本文以材料表界面课程为例,探讨了数字化教学模式在课程教学中的应用。通过对传统教学模式和数字化教学模式的比较,分析了数字化教学模式在材料表界面课程中的应用途径和效果,并探讨了数字化教学在材料科学和工程教育中的应用前景。

锂离子电池石墨负极材料改性研究进展

石墨材料具有储量丰富、价格低廉、充放电平台安全平稳等优点,仍将成为锂离子电池负极材料的主流。但随着工业和产业化的升级转型,天然石墨的倍率性能和循环性能等无法满足市场的需求,所以对于天然石墨改性技术的研究和突破,将决定其未来的应用方向和市场格局。综述了石墨负极材料改性技术的最新研究进展,总结了各种改性技术的优缺点,复合改性技术对性能可能会有进一步提升。

新型二维MXenes材料在燃料电池中的应用研究进展

MXenes是一类通过选择性刻蚀MAX相材料制得的新型二维层状过渡金属碳化物和氮化物。由于其卓越的物理、电子和化学性能等,MXenes已经被广泛应用于电磁屏蔽、生物医药、能源储存、传感器和水净化等领域。同时MXenes及其复合材料由于其大比表面积、优异的导电性和稳定性等特点,可以有效提高贵金属催化剂的催化效率或直接作为一类非贵金属催化剂,被视为当前极具前途的一类燃料电池电催化剂或载体。本文详细介绍MXenes的结构、性质及其制备方法,综述MXenes及其复合材料在氧还原、甲酸氧化、甲醇氧化和乙醇氧化反应领域的最新应用研究成果,指出MXenes材料目前存在的主要问题(如难以制备分散均匀的多层MXenes薄片或少层甚至单层MXenes薄片,由于较高的表面能容易重新堆积等),提出制备更多的新型MXenes并将其与各类材料进行复合,促进MXenes及其复合材料在燃料电池领域的应用。

直接乙醇燃料电池阳极催化材料研究进展

与直接甲醇燃料电池(Direct methanol fuel cell, DMFC)相比,直接乙醇燃料电池(Direct ethanol fuel cell, DEFC)具有来源丰富、毒性低、生产和处理过程中成本较低和能量密度较高等特点,可以大量减少对传统燃料的依赖,缓解当前日益突出的世界能源危机。本文主要介绍了DEFC阳极催化剂材料的最新研究进展,如铂基和钯基催化剂的微观结构设计、成分控制和催化剂载体的优化以及一些基于过渡金属(Fe、Co、Ni等)的非贵金属催化剂等。最后,指出了DEFC阳极催化剂目前存在的问题(成本较高、活性较低和稳定性差等)并进行了展望。

碳纤维复合材料加工研究综述

碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)具有质量轻、比模量高、耐高温、耐腐蚀等优点,广泛应用于航空航天、汽车等工程应用领域。由于其加工过程中伴随着分层、纤维撕裂、表面粗糙度差等问题,制约了其进一步的发展及应用。从加工工艺出发,对影响CFRP加工的工艺参数进行归纳,并将产生的缺陷与工艺参数间的关系进行梳理,对可能解决的办法进行展望,为开展CFRP加工提供技术支持和帮助。

三氧化钨光催化材料的研究进展

随着经济的快速发展以及城市化进程的加快,污染物的排放量日益增加,尤其是水污染,严重威胁人们的身体健康。近年来,大量光催化剂已被开发并用于废水处理。三氧化钨(WO_(3))是一种能可见光响应的光催化材料。结合国内外相关文献,综述了WO_(3)光催化剂的制备方法、形貌尺寸、光催化性能及改性的研究现状,并对WO_(3)基光催化材料的研究和发展趋势进行了展望。

电子封装用高导热金刚石/铜复合材料的研究进展

金刚石/铜复合材料由于具有热导率高、热膨胀系数低等优异的特性,已经逐步替代传统的散热材料,成为新一代电子封装材料。近年来,价格不断下降的人造金刚石和铜这种相对价格低廉的金属结合,实现人们对电子封装材料性能优越、成本可控的要求。介绍了金刚石/铜复合材料的主要制备方法以及如何改善与提高这类材料的热导率。然而,对于当前工业化的迅猛发展以及5G时代的到来,如何实现高热导率的金刚石/铜复合材料的大规模工业生产,仍然是一个挑战。

基于MOFs材料的直接甲醇燃料电池电催化剂研究进展

直接甲醇燃料电池(Direct methanol fuel cells,DMFCs)因其高能量密度、成本低、结构简单、工作温度低和燃料易于储存和运输等优点备受关注。然而由于最常使用的DMFCs阳极催化剂是商业Pt/C,其高成本和低稳定性严重阻碍了其商业发展。良好的催化剂载体对提高催化剂的电催化性能具有重要意义,金属有机框架(Metal-organic frameworks,MOFs)材料作为一种兴起的材料引起了人们广泛的关注,由于其结构功能的多样性、超大的比表面积、高孔隙度以及可修饰性等特点,在直接甲醇燃料电池催化剂领域具有很好的应用前景。本文综述了MOFs材料及其衍生物在DMFCs中的最新应用进展,并对其存在的不足之处和未来发展方向进行了总结。

废旧磷酸铁锂电池正极材料回收研究进展

为了满足人类对可持续能源和高质量生活不断增长的需求,锂离子电池(Lithium ion battery)的数量正在稳步增加。由此产生的大量LIB废弃物如果不加以妥善处理,将会带来安全隐患,由于具有有毒物质,其本身的毒性会严重危害环境。此外,电池大规模生产的背后是许多稀缺的贵金属资源的消耗。鉴于严重的环境、资源、安全和回收问题,回收废旧LIB已经成为实现社会可持续发展的一个必不可少的迫切需要。本文主要综述了国内外近几年废旧磷酸铁锂电池正极材料回收利用研究最新技术,主要为正极材料回收金属元素技术方法。结合环保、自动化、经济、效率和质量方向给予评价。

基于CeO_(2)/V_(2)CT_(x)纳米复合材料的的电化学传感器用于羟基自由基的检测

羟基自由基(·OH)的检测在人类各种疾病的发病研究进展中起着重要作用。目前基于电化学方法检测·OH的研究主要集中在有机材料载体方面。由于有机载体在极端环境中容易降解,导致以有机材料为载体的传感器稳定性和重复性都很差。虽然有一些基于无机传感材料用于·OH的检测,对于稳定性与重复性的改善成效显著,但是其有效活性位点数和导电性能的提升仍有很大的空间。通过简单的超声方法成功合成了CeO_(2)/V_(2)CT_(x)纳米复合材料,构建了用于·OH检测的电化学传感器,该传感器具有良好的选择性和较宽的线性范围(0.3-6 mmol/L),对OH的检测限低至0.48μmol/L。传感性能的提高可以从2个方面解释:①由于V_(2)CT_(x)丰富的官能团使得·OH能够被快速吸附,从而引发具有双重氧化态(即Ce^(3+)和Ce^(4+))的CeO_(2)产生电化学反应信号;②V_(2)CT_(x)的高导电性为电信号的长距离传输提供了途径。