海泥孔隙率对海底微生物燃料电池电化学性能影响及有机质扩散分析

海底沉积物微生物燃料电池(MSMFC)在长期运行过程中,海泥孔隙率影响阳极表面水平方向有机质扩散,进而影响阳极电化学性能和电池功率输出.通过人工调节孔隙率在实验室模拟并研究孔隙率对MSMFC的影响,建立孔隙率与MSMFC产电量和水平扩散系数之间定量关系式.结果表明:随着孔隙率升高,阳极动力学活性先降低后升高,最高动力学活性是最低动力学活性的3.85倍;电池最大输出功率密度在孔隙率为45.2%时,达到最大值206.8 mW/m^(2).随着孔隙率的增大,有机质水平扩散系数升高,并与MSMFC产电量存在线性关系.当孔隙率为45.2%时,扩散系数为0.48 m^(2)/s,MSMFC产电量达到804.04 J.该研究结果将为MSMFC在不同海域布放选址、阳极结构设计及电池长期产电运行提供技术支撑.

Ni-P化学镀层对20CrMo钢腐蚀疲劳强度的影响

对比研究了不经热处理和经热处理的Ｎｉ－Ｐ化学镀层对抽油杆用２０ＣｒＭｏ钢的腐蚀疲劳强度的影响。结果表明，不经热处理的Ｎｉ－Ｐ化学镀层明显提高了钢基体的腐蚀疲劳强度，但却降低了基体的疲劳强度。经热处理后，腐蚀疲劳强度有所下降。Ｎｉ－Ｐ化学镀层中的磷含量的电子探针测量和镀层的Ｘ射线衍射分析结果表明，Ｎｉ－Ｐ化学镀层为非晶态结构。此外，还用扫描电镜观察分析了疲劳断口。

海泥电池Fe_3O_4/PANI复合阳极制备及电化学性能

由FeCl2、FeCl3、樟脑磺酸及苯胺合成Fe3O4/PANI,将Fe3O4/PANI粉末与碳粉按1∶1混合均匀,同聚四氟乙烯乳液调和后,压涂在石磨电极表面,制成Fe3O4/PANI复合阳极并测试其电化学性能。结果表明,改性后阳极表面细菌附着数量提高2倍多,有利于细菌附着。复合阳极抗极化性能明显提高,动力学活性明显增强,电流密度增加,最大功率密度提高到300 mW/m2。该复合阳极可望用于海泥电池的应用开发研究。

无机化学开放实验新模式设计与实践

开放实验可以为学生提供发挥潜能的平台,是提高实验教学质量培养学生创新能力的重要手段之一,同时也是对实验内容的重要补充,开设开放实验更能实现针对性实验教学,有利于高层次人才的培养。介绍了由基本技能、扩展实验、海洋特色和圆梦模块组成的多层次无机化学开放实验教学内容设计和教学实践情况,取得的教学经验为化学和其他专业开放实验的开设提供借鉴。

海底微生物燃料电池阳极邻苯二酚紫修饰及电化学性能

为了提高海底微生物燃料电池(BMFC)的功率,尝试利用邻苯二酚紫(PCV)修饰电池阳极,分析研究其电化学性能。结果表明,改性阳极表面的接触角由129.1°减小到了63.3°,亲水性增加。表面附着可培养异氧细菌数由6.8×105/cm2增加到1.6×106/cm2,数量提高1倍。改性阳极具有很好的抗极化性能,交换电流密度(i0)由1.337×10-3 A/m2提高到2.999×10 A/m2,动力学活性显著提高。电池最大功率密度(Pm)由28.5 mW/m2提高到55.1 mW/m2。同时,PCV具有生物活性,从理论上分析了PCV的生物催化性能,具有一定的探索意义。

海底微生物燃料电池阳极钯改性及电化学性能

阳极性能是限制海底微生物燃料电池输出功率的重要因素,通过阳极改性有望提高电池性能。利用循环伏安电沉积方法在电池阳极沉积钯颗粒,并研究了钯改性阳极的电化学性能。结果表明:钯改性阳极具有较高的交换电流密度;钯改性阳极构建的电池内阻较低,输出功率密度较高。2 mmol/L的Pd Cl2溶液改性阳极性能较好,交换电流密度是未改性阳极的1.18倍,电池功率密度是未改性的4.9倍。在电子向阳极传递过程中,推测钯粒子分别接收细胞色素和胞外氢化酶传递的电子,加速电子跨膜转移,并提出了一种新的电子转移模式。

海底生物燃料电池阴极二氧化锰改性及性能

阴极改性是提高海底生物燃料电池输出功率的重要途径之一。金属锰氧化物可作为阴极表面电子转移介体,加速电子传递,提高阴极和电池性能;二氧化锰含量不同,电池性能不同。不同含量的比较研究结果表明当阴极MnO2含量为4%时,阴极抗极化性能最好,电池内阻最小,最大输出功率密度为20 mW/m2,是纯石墨阴极电池的2倍多。同时分析了催化剂MnO2提高电池性能的电子传递机理。本研究结果可为海底生物燃料电池的阴极设计提供重要依据。

颗粒增强铝基复合材料阳极氧化与耐蚀性的研究

基体中加入与铝合金基体电位不同、高体积分数的碳化硅和石墨颗粒增强材料 ,可能导致材料的耐蚀性降低。采用盐雾腐蚀和硬质阳极氧化方法对 4种喷射沉积制备的颗粒增强铝基复合材料和一种喷射沉积锭坯颗粒增强铝基复合材料的腐蚀行为及阳极氧化工艺进行了研究。结果表明 ,颗粒增强铝基复合材料具有较高的腐蚀率 ,腐蚀形态均为明显的点蚀 ;在适当阳极氧化工艺条件下 。

草酸阳极氧化工艺对氧化铝模板孔径的影响

为了寻找出草酸氧化工艺和扩孔工艺对制备的氧化铝模板孔径大小的影响规律,本文采用高倍扫描电镜观察定量研究了纯铝草酸阳极氧化几种氧化工艺参数对制备的氧化铝模板纳米孔径大小的影响,并对氧化铝模板的扩孔工艺进行了研究。结果表明,随着草酸浓度、氧化电压、氧化温度的升高和氧化时间的延长,制备的氧化铝模板的孔径也随着增加;在扩孔溶液浓度、温度保持一定时,随着浸泡时间的延长,氧化铝模板的孔径会逐渐增大。本研究结果为模板合成有序纳米阵列结构提供了参考。

锂离子电池正极材料锂锰氧化物的研究进展

综述了近几年锂离子电池正极材料锂锰氧化物的研究进展。着重介绍了 3种方法制备的锂锰氧尖晶石材料及其电化学性能 。

高结合强度、高分散性光亮酸性镀铜工艺的研究

研究了一种具有高结合强度、又具有高分散性的光亮酸性镀铜工艺。经试验和生产证明 ,选择特殊的除油剂 ,采用特定的除油和活化工艺 ,可大大提高镀层与基体的结合强度 ;另外 ,对镀铜溶液也进行了研究 ,采用霍尔槽法测试比较了该镀液和高分散能力的焦磷酸铜镀液的分散能力 ,确认这两种镀液分散能力相当 ,但该工艺优于焦磷酸铜工艺 ,重要的是采用此工艺提高了电流密度范围 ,大大缩短了电镀时间。

樟脑磺酸掺杂聚苯胺复合阳极在海底微生物燃料电池中的应用

制备了一种樟脑磺酸掺杂聚苯胺(PANI-(D-CSA))新型复合阳极,研究了其最佳配比,并在海底微生物燃料电池(BMFC)中测定其电化学性能。采用XRD衍射、热失重对聚苯胺阳极材料进行了表征。结构分析表明,PANI-(D-CSA)为部分结晶,热稳定性较好。性能测试表明,PANI-(D-CSA)质量分数为50%时复合阳极具有最小的内阻,最低的阳极极化曲线斜率,同时电池的输出功率密度显著提高,最大输出功率密度达到233.9 mW/m2,是BMFC-石墨阳极的3.7倍。这种新型复合阳极有望应用在BMFC中以得到较高的输出功率密度。

三草酸根合铁(Ⅲ)酸钾结晶方法 比较和光致还原性验证

综述了适合化学以及相关专业低年级学生的综合性化学实验"三草酸根合铁(Ⅲ)酸钾的合成及其组成的测定"中常用的合成路线以及改进的方法。同时考察了加乙醇直接结晶和蒸发浓缩两种结晶方法对产品性质的影响。结果表明:加入乙醇结晶所需时间较蒸发浓缩结晶相对要短,但后者所得晶体的颜色更接近翠绿色,产品的组成相对稳定。实验条件如温度、浓度和试剂用量等均对产品(产物)性质、产率和实验现象有影响。通过设计简单实验可以验证该产品具有光致还原性。

冰箱压缩机阀片断裂失效分析

压缩机是冰箱的心脏,压缩机阀片的断裂失效可引起制冷系统严重故障。本文利用表面应力分析、金相组织和显微硬度分析、成分分析等方法,以及三维视频光学显微镜、扫描电子显微镜等,研究了阀片断裂的特征和机制。断口和裂纹分析表明,阀片失效是疲劳断裂机制,断口具有明显的疲劳扩展区和多处裂纹源。阀片的材质和组织正常。阀片表面的局部损伤容易引起断裂。塑料垫片和阀片形状设计对断裂失效有重要影响。在上述分析的基础上,提出了质量改进措施并取得了良好效果。

生物分子模板法制备低维金属纳米材料研究进展(Ⅱ)

本文概述了蛋白质、DNA等生物分子模板表面化学沉积制备低维金属纳米材料的最新研究进展。蛋白质可自组装形成不同层次的纳米结构,而DNA分子可自组装形成纳米线和网状结构。这些不同的纳米结构可作为模板,化学沉积,制备金属纳米管、纳米线等一维或二维纳米材料。金属纳米管和纳米线具有导电、导热、磁性和具有特殊的量子效应,在电磁活性复合材料,可控缓释系统、纳米器件和纳米电路等领域有重要的应用前景。

养殖海水固体颗粒物含量分布及其对铜质板式换热器腐蚀影响分析

铜质板式换热器是一种新型换热节能材料，在水产养殖、船舶运输、地热资源、化工等领域，具有广阔的应用前景。本文结合其在海水养殖领域的使用情况，对养殖海水固体颗粒物含量和分布进行了调查，并通过现场调查和模拟冲刷实验分析了固体颗粒物对铜质板式换热器的腐蚀影响。结果表明：养殖系统海水固体颗粒物含量很低，其中天然、砂滤和养殖池内3种海水颗粒物含量范围分别在1.3—2．7mg／L，0．04—0．4mg／L，0．02—0．26mg／L。天然海水含有大量不规则细小颗粒，池内海水含有大量片状颗粒物，砂滤海水的颗粒特征不明显。许多大颗粒是由纳米颗粒团聚堆积而成的。由于颗粒物含量低，海水流速小，冲刷力小，养殖海水固体颗粒物对铜质板式换热器腐蚀影响轻微。现场腐蚀调查和模拟冲刷实验结果也证明这一点。该研究结果可为铜质板式换热器在海水养殖领域的推广应用提供参考。

生物分子模板法制备低维金属纳米材料研究进展(Ⅰ)

概述了脂类、蛋白质、DNA等生物分子模板表面化学沉积制备低维金属纳米材料的最新研究进展。脂类、蛋白质和DNA分子可自组装形成不同的纳米结构,如纳米管和纳米线等。这些不同的纳米结构可作为模板,化学沉积制备不同的低维金属纳米材料。金属纳米管具有高强度、导电、导热、磁性,在电活性复合材料,药物和海洋防污剂的可控缓释等领域有重要的应用;金属—维纳米线具有特殊的量子效应,可用于纳米器件和纳米电路的开发。该研究可以帮助人们将生物学知识转变为材料学知识,该方法是分子自组装纳米材料和纳米结构走向工程应用的重要途径之一。

海洋开发用全固态Ag/AgCl电场传感器内阻测试研究

本文探索了一种全固态Ag/AgCl电场传感器欧姆内阻和极化内阻的测试新方法。即通过直流电源控制流经电场传感器的电流,记录电源接通前后电场传感器的电势差U1和U2,同时记录直流电源接通后电流表的读数I,利用公式R=|U1-U2|/I,即可得出两个电场传感器之间的内阻值。流经电场传感器的电流要控制在微安数量级内,在此范围内电场传感器的极化可以迅速恢复,不会损坏电场传感器。本文还总结了不同极化时间和极化电流条件下,极化内阻的变化规律,并对其产生机理进行了分析。

氧化石墨烯/萘醌改性海泥电池阳极的研究

改性阳极可以显著提高海底微生物燃料电池的性能。利用2-羟基-1,4-萘醌(HNQ)和氧化石墨烯(GO)制备复合改性阳极,并研究其电化学性能。结果表明,GO/HNQ改性阳极的交换电流密度是空白电极的6.58倍,达到290.8 m A/m2。GO/HNQ改性使BMFC的最大功率密度达到346 m W/m2,是空白组的3.46倍。紫外检测结果表明,GO特征峰呈现显著红移,这与GO和HNQ之间的π-π堆积有关。最后提出改性阳极表面新的电子转移机理。

腐殖酸和木质素磺酸钠对海底沉积物微生物燃料电池性能影响的比较研究

沉积物有机质种类对海泥电池阳极和输出功率具有重要影响。腐殖酸和木质素磺酸钠是海洋天然存在的有机质和海泥细菌营养底物,本文通过向500g沉积物中分别添加2g腐殖酸(HA组)和木质素磺酸钠(Lignin组)比较二者对海底沉积物微生物燃料电池性能的影响。结果表明,HA组和Lignin组阳极附近微生物数量分别提高到空白组的11.6和17.0倍。其循环伏安电容分别从70.455F/m^(2)(空白组)提高到265.152F/m^(2)(HA组)和704.199F/m^(2)(Lignin组);交换电流密度分别是0.411×10^(-3) mA/cm^(2)(HA组)和0.585×10^(-3) mA/cm^(2)(Lignin组)较空白组(0.385×10^(-3) mA/cm^(2))分别提高1.1和1.5倍;最大功率密度提高了1.6和1.9倍,分别达到438.578mW/m^(2)(HA组)和520.722mW/m^(2)(Lignin组)。上述结果表明腐殖酸和木质素磺酸钠均提高了海泥电池的阳极性能和输出功率,且木质素磺酸钠的影响更为显著。本研究将为海泥电池应用的海域选择和性能分析提供理论依据。