厌氧污泥释放磷的规律及鸟粪石法回收磷的应用研究

城市污水处理厂进行脱氮除磷工艺时,大量的磷从水体转入活性污泥中,如不能回收这部分磷,将造成磷的大量流失,这与磷矿稀缺的现状形成矛盾。通过建立污泥停留时间5 d和10 d的两个厌氧反应系统,对污泥中磷的释放规律进行研究,并采用鸟粪石法对上清液中的磷进行回收。研究结果表明,厌氧污泥上清液中的磷含量高达150 mg.L-1,SRT为5 d和10 d的系统,分别在4 d和2 d后磷的质量浓度由14 mg.L-1上升到100 mg.L-1,且基本上都以正磷酸盐的形式存在。将pH从8.3上升到9.0,磷的回收率可以从60%提升到90%,当pH达到8.8时,磷的回收率即可超过80%,表现出了较好的磷回收效果。研究还发现镁离子和磷酸根的摩尔比对磷的回收率的影响较小,在pH=8.8时,将镁磷比从1.43提升到1.83,磷的回收率仅从79.2%提升到85.5%;在pH=9.0时提高镁磷比对磷的回收基本没有影响。

恒功率充放电条件下的双电层超级电容器循环性能研究

双电层超级电容器(electrical double layer capacitor,EDLC)超长的理论寿命为其寿命评估带来了极大的困难,为缩短寿命测试时间,需对EDLC进行加速老化。为此,对EDLC单体进行恒功率充放电试验,以研究生产工艺、充放电功率、温度及充放电深度(depth-of-charge/discharge,DOD)对EDLC寿命的影响。结果表明:EDLC的寿命主要受充放电功率和工作温度的影响,且充放电功率越大、温度越高,寿命衰减越快,寿命曲线的转折点出现越早;DOD对EDLC寿命的影响较小。因此,增大充放电功率及工作温度、降低DOD可以有效加快EDLC的老化进程,缩减EDLC寿命测试的时间和成本。

菱角壳基多孔炭的制备及其电化学电容特性研究

以菱角壳为前驱体,采用KOH化学活化法制备超级电容器用多孔炭,研究了不同碱炭比对多孔炭结构和电化学性能的影响。采用SEM、XRD、Raman、N2吸脱附测试对多孔炭的微观结构进行表征,并利用循环伏安、恒流充放电、长循环、交流阻抗等方法考察其电容性能。结果表明,碱炭比为4时,多孔炭具有最高的比表面积(2046.74 m^2/g)和最丰富的孔结构,以TEABF4/PC为电解液组装成超级电容器,在0.1 A/g电流密度下,其比电容高达126.1 F/g,以0.5 A/g电流密度循环10000次,其比电容仍保持92.6 F/g,展现出良好的电容性能。

高温热处理对三维多孔石墨烯电化学性能的影响

三维多孔石墨烯由于其独特的三维结构、高比表面积、优良的导电性能和多级孔径结构,被广泛用作超级电容器用电极材料。但目前三维多孔石墨烯的单位面积利用率仍然较低,其单位面积比容量仅有5.35μF/cm2,远低于碳基材料的理论值(约21μF/cm^2)。为了提高三维多孔石墨烯的单位面积比容量,选择一种高比表面积的三维多孔石墨烯为研究对象,通过对其进行高温热处理,重点考察了高温热处理对三维多孔石墨烯材料导电性的影响,以及导电性能的变化对三维多孔石墨烯电化学性能的影响。研究发现高温热处理后三维石墨烯材料的比表面积由2009.8 m^2/g急剧降低到1301.0 m^2/g,这主要是由于高温热处理后活化石墨烯颗粒体积收缩,孔体积降低。拉曼光谱结果表明,高温热处理可以提高三维多孔石墨烯的石墨化程度,提高其导电性,EIS结果表明其等效串联内阻由处理前的4.0Ω降低到1.4Ω。导电性的提高使得单位面积比容量的保持率由原来的34.8%提高至45.2%,这表明三维多孔石墨烯的单位面积利用率得到明显提升。研究结果为三维多孔石墨烯电极材料的可控制备提供理论依据。

储能技术经济性评估方法综述

对储能技术经济性的评估方法进行了较全面的综述。阐述储能技术经济性评估的必要意义,分析经济性对于储能发展的影响,较全面地介绍储能效益评估软件(energy storage valuation tool,ESVT)、储能经济测算指数λ、基于储能平准化成本的经济测算模型,并在此基础上分析了当前储能在国内外应用的成本效益。最后根据国内外储能经济性分析的情况,指出了储能技术在经济性方面目前存在的问题和未来的发展趋势。

恒功率充放电条件下的锂离子电容器循环性能

锂离子电容器循环寿命长,现场应用数据积累少,掌握其在恒功率充放电条件下的循环性能对于有效评估其健康状态、推动其在电力储能中的应用至关重要。为此,开展不同充放电功率(90~270 W)、工作温度(25~45℃)和充放电深度(25%~100%)下锂离子电容器循环性能的测试,以研究三者对锂离子电容器循环性能的影响。测试发现,在恒功率充放电条件下,锂离子电容器循环性能衰减呈现近似线性的变化规律,在适宜的工作条件下(额定充放电功率范围内、温度不高于45℃、充放电深度不高于50%)恒功率充放电时,充放电深度是最主要的影响因素,充放电深度越大,放电能量衰减越快;当超出适宜工作条件时,充放电功率、温度和充放电深度均会造成锂离子电容器加速老化,充放电功率越大,工作温度越高,其性能衰减越快。为实现锂离子电容器寿命的快速评估,建议在100%充放电深度、2~3倍额定功率、适当的高温(45℃)条件下开展锂离子电容器加速老化寿命测试。

填料型微生物燃料电池的欧姆阻力分析

钛网作为微生物燃料电池(MFC)的集电材料,表面的氧化层对其导电性有一定影响。以0.3 mm×20目的钛网为例,与相同规格的纯钛相比,其导电性下降了42.4%。对填料型MFC采用不同的集电方式,并联集电时的最大功率密度(34.62 W/m3)比近膜侧集电和远膜侧集电时分别提高了40.7%和45.9%。通过电化学阻抗法分析得到三种集电方式下MFC的欧姆阻力分别为0.26、0.36和0.38Ω。在填料型MFC的欧姆阻力中,电子传导阻力一般大于离子传导阻力,而电子传导阻力的主要来源是集电材料与电极的接触阻力。通过并联集电的方式能够减小集电材料与电极的接触阻力,进而降低MFC的内阻,提高其功率密度。