农业科研试验站建设实践与建议——以河北省农林科学院石家庄果树研究所科研试验站为例

文章回顾了河北省农林科学院石家庄果树研究所科研用地发展历程,介绍了河北省农林科学院石家庄果树研究所科研试验站建设历程和取得的成效,并从试验站建设要立足长远、要高标准、要科学规范、要实现多功能化等方面提出了加强农业科研试验站建设的建议,以期为农业科研院所科学管理科研用地,提高科研用地利用效率,加强农业试验站建设提供参考。

废旧锂离子电池正极材料回收技术研究现状

为了保护环境和节约化石能源,电动汽车正逐步代替传统的内燃机汽车。锂离子电池具有高能量密度、高工作电压、循环性能好、使用温度范围广等特点,近年来被广泛应用于新能源汽车。随着新能源汽车的快速发展,大量动力电池将陆续进入退役期。退役的锂离子电池若处置不当,其电解液、隔膜等有机物会对环境造成严重污染,同时锂离子电池的正极材料中含有大量的的有价金属没有得到充分利用。本文综述了退役锂离子电池正极材料回收处理技术,主要包括电池的预处理、火法冶金和湿法冶金技术,并对比了各种技术的优缺点。在此基础上,展望了未来锂离子电池正极材料回收技术发展方向。

直拉法单晶硅生长原理、工艺及展望

碳达峰、碳中和理念提出后,太阳能作为一种可再生绿色能源备受关注。单晶硅作为主要的光伏材料,其质量决定着太阳能电池效率的高低,为了降低成本和提高产能,人们对单晶硅提出越来越高的要求。直拉法(CZ法)是单晶硅的主要制备方法,其生产效率高,可实现自动化,直拉单晶硅市场占比超过90%,目前正朝着大尺寸、N型、薄片化、低氧低碳的方向发展。然而随着晶棒尺寸增大,热场变化更加复杂,现有CZ工艺难以满足市场需求。未来降低度电成本仍是晶硅光伏发展的驱动力,应通过技术革新、产业标准化、成本控制等手段推动光伏产业发展。本文介绍了CZ法生长单晶硅的基本原理和生长工艺,分别对缺陷控制、热场优化、氧含量控制等进行了分析,在总结工艺现状和单晶生长特点的基础上对直拉法生长单晶硅的发展方向进行了展望。

晶硅太阳能电池制备过程中硅渣和金刚石线切割硅废料的回收利用研究进展

随着晶硅太阳能电池的快速发展,晶体硅片的需求大幅增加。晶体硅片在生产制备过程中,大量的硅以硅渣和金刚石线切割硅废料的形式流失。硅渣和金刚石线切割硅废料中硅的回收再循环利用对降低晶硅太阳能电池的成产成本、有效解决晶体硅片短缺以及环境污染等问题具有重要意义。本文通过对从硅渣和金刚石线切割硅废料中回收制备高纯硅的现有工艺和研究进展进行综述,对不同回收工艺的优势、缺陷以及改进措施进行分析,有助于研究人员选择合理的高纯硅回收策略,为晶硅太阳能电池产业的低成本、绿色可持续发展提供参考。

42对棒环形布棒还原炉能量耗散研究

由于无法对大型还原炉环状硅棒排布方式对能耗的影响做出准确判断,对42对棒西门子多晶硅还原炉进行仿真模拟计算,建立两种环状硅棒布棒方式(三环排布、四环排布)的还原炉模型。通过对还原炉的炉行为及棒行为分析发现,硅棒直径加大能耗也会相应加大,且这种变化受炉内流场和温度场共同影响;同时,还原炉内内环硅棒辐射能耗随硅棒直径的增大呈先增大后减小的变化趋势,而排列在外环的硅棒辐射损耗则随硅棒直径的增大而不断增大。针对42对棒西门子还原炉内硅棒的排布方法,提出选用硅棒三环排布的方式可达到降低该还原炉总能耗的目的。

基于机器学习的材料弹性性能预测及可视化分析

在工程材料的应用中,弹性模量是重要的性能参数,找到特定弹性性能的材料是新材料合成领域的热点问题,如何快速且准确的预测弹性在工程上具有重要意义.通过实际实验测量大量材料的弹性性能并不现实.因此,通过计算机模拟筛选材料数据,选出候选材料,再通过实际实验进行验证,是一种理想的新材料发现方法.目前材料性能预测的主要计算方法是基于第一性原理的高通量计算,这类方法效率低下,难以高效地完成大批量的材料筛选任务.而基于材料统计学的机器学习预测方法,可通过大数据挖掘,快速预测材料性能,成为一种有可能替代高通量计算的方案.本文将特征选择方法和机器学习模型进行组合,从中选择最有效的弹性模量预测组合方案,并设计交互界面对输入特征和材料弹性性能的关系进行可视化分析.实验表明Pearson/RFE和GBDT的组合模型性能最好,同时通过可视化分析发现每原子能量、熔点、密度等特征对于预测结果的影响较大.这些重要的特征可以从特征–目标关系中初步预测弹性模量的范围,目标属性值也可反过来估计材料的重要特征.这些研究成果可应用于探究弹性的影响因素、预测大批量材料性能和可视化分析指导材料合成.

利用有机酸浸出系统从废旧磷酸铁锂中回收Li和Fe

采用湿法冶金从废旧LiFePO_(4)正极粉末中回收有价金属锂和铁,回收产物作为原料制备磷酸铁锂。通过优化浸出工艺参数,在丙酮酸浓度为3.0 mol/L、H_(2)O_(2)体积为2 m L、固液比为0.1 g/m L、反应温度为80℃以及反应时间为20min的条件下,Li的浸出效率达到96.56%。采用XRD、XPS、FE-SEM和EDS对浸出残渣进行表征。结果表明,浸出残渣为FePO_(4),Fe/P摩尔比为0.974。将浸出液的pH值调整到12.0,并在80℃搅拌2 h后,浸出液中的Li通过原位沉淀以Li_(3)PO_(4)形式回收,其纯度为96.5%(质量分数)。丙酮酸/H_(2)O_(2)溶液浸出Li的反应动力学数据符合Avrami模型(R^(2)>0.95)。Li浸出过程的活化能较低,表明扩散限制浸出过程中的反应速率。

浅山区中华寿桃整形修剪存在问题及对策

中华寿桃是优良的晚熟、大果、优质桃品种,国庆节期间成熟,耐贮运,经济效益较好。太行山浅山区,坡度较缓,土层较厚,昼夜温差大,适宜生产优质中华寿桃。但中华寿桃生长结果习性有其特殊性,现将中华寿桃整形修剪中一些常见问题和对策总结如下,供广大种植者参考应用。

圆柱形密植梨树丰产期整形修剪存在问题及对策

圆柱形密植梨树具有树势稳定、光照条件良好、土地利用率高、管理技术简单易掌握、便于机械化操作、省时省工等诸多优点,是一种新型梨树种植模式。目前河北省及全国许多梨区选择了这种模式,但种植效果却差异较大,原因之一是整形修剪不当。

以硅酸钠为抑制剂浮选回收工业硅精炼渣中的单质硅

提出一种以硅酸钠(SS)为抑制剂从工业硅精炼渣(硅酸盐)中浮选回收单质硅的新方法。通过溶液化学、接触角和zeta电位测试,研究SS与硅酸盐的相互作用机理。研究发现,添加SS后,回收的硅含量从(72.12±5.08)%(质量分数)提高至(81.14±1.77)%(质量分数)。浮选过程中,SS水解成亲水性较强的H_(2)SiO_(3)和HSiO_(3)^(−),与硅酸盐发生物理/化学吸附,导致硅酸盐表面接触角从6.62°降至0°,从而降低了硅酸盐的可浮性。

废弃塑料微波热解回收研究进展

从废弃塑料热解产物入手,综述了近年来催化剂辅助微波热解技术在废弃塑料回收中的应用研究进展,阐述了微波热解机制、催化裂解机理以及催化剂辅助微波热解技术工艺参数对废弃塑料热解产物的影响,并对未来可持续发展趋势进行了展望。

Marangoni效应下多晶硅真空定向凝固杂质富集和铸锭质量的模拟与实验

对于多晶硅垂直布里奇曼真空定向凝固过程,由熔体自由表面张力梯度引起的Marangoni对流对杂质富集和铸锭质量有着明显的影响。基于多晶硅真空定向凝固过程多物理场模型,采用数值模拟和实验结合研究了在Marangoni效应下硅料的温度场、流场、应力场对硅晶体质量的影响及硅锭中Al、Fe等杂质的分凝、富集规律。结果表明:Marangoni效应使硅锭内部的温度场分布更加均匀,硅料的轴向温度梯度降低,从而硅锭内部的热应力值要小于不存在此效应时硅锭内部的热应力值,热应力降低了8.7%~22.5%,且硅锭的应力范围在3.36~96.7 MPa。硅锭顶部金属杂质Al、Fe富集程度较高,界面Marangoni效应加强了金属杂质原子转移,其分布从最初的小面积块状转变成大面积网络状存在。

CuO催化拜尔液中有机物的降解

本研究采用以O_(2)为氧化剂、CuO为催化剂的催化湿法氧化技术去除拜尔液中的有机物。首先,在O_(2)添加量为13.98 g/L、氧化温度为220℃、氧化时间为100 min、不添加CuO的条件下,总有机碳、腐植酸钠和草酸钠的去除率分别为86.59%、92.96%和71.36%。在此基础上,研究了O_(2)氧化拜尔液中有机物的自由基链式反应机理。然后,在CuO添加量为6%、O_(2)添加量为13.98 g/L、催化温度为250℃、催化时间为100 min的最佳条件下,总有机碳去除率为98.36%,腐植酸钠和草酸钠基本能够被全部去除。CuO形成的铜羟基络合物([Cu(Ⅱ)(OH)_x]~(2-x))基于络合反应机理是催化有机物降解的主要原因,溶解的CuO直接催化的自由基链式反应是第二个原因。催化湿法氧化技术能够有效去除拜尔液中的有机物,尤其是对氧化铝生产危害较大的草酸钠。

基于电-化-热耦合关系NH_(3)-SOFC数值模拟

为探究高温工作状态下的电池内部运行情况,对固体氧化物燃料电池(SOFC)电化学性能及传热传质分布情况进行有效分析,利用COMSOL Multiphysics软件,结合电池内气体扩散、浓物质传递、热量传递和电极中二次电流密度构建多物理场模型,研究了NH_(3)-SOFC中的传热传质、化学和电化学反应特性。结果表明:燃料为氨气时,提高电池工作温度有利于提高电池输出功率,当1073.2 K工作温度继续提高时,最大功率和电流密度增长速度降低;NH_(3)-SOFC与H_(2)-SOFC输出性能相近。进一步探究了温度和反应物进气摩尔分数对NH_(3)-SOFC性能影响。发现入口氨气摩尔分数自0.7提升至1时,电池性能得到明显提高;而氧气摩尔分数高于0.2时,其对电池性能影响较小,空气可作为电池阴极气体使用。

多孔硅制备及在太阳能电池中的应用研究进展

多孔硅是通过对单晶硅片进行电化学腐蚀或适当的化学腐蚀而形成的一种纳米结构半导体材料。多孔硅纳米材料因其巨大的表面积、可调谐的光学性质和良好的相容性,被广泛应用于电子器件、生物传感、化学传感、药物传递、生物芯片等诸多领域。当前研究的挑战主要在于开发更简单高效的多孔硅纳米材料合成方法以及提高其在实际应用中的表现。综述了多孔硅纳米材料的制备方法及其光致发光在太阳能电池领域中的应用。

在氧化抬包精炼过程引入微负压实现磷从冶金级硅中的分离

通过在氧化抬包精炼过程中引入微负压(MNP)环境实现P从冶金级硅(MG-Si)中的稳定分离。引入MNP环境后,P的相对去除效率从-1.9428%增长至21.7638%。在微负压氧化抬包精炼(MNPOLR)过程中,P没有被富集在渣中而是通过气相传输被强化分离。尽管P具有低沸点和高饱和蒸气压的特点,但在传统氧化抬包精炼过程中P的挥发受到气相扩散控制。MNPOLR可以持续分离熔体上方烟气进而削弱P的气相扩散阻力,促进P从MG-Si中的分离。因此,MNPOLR是一种有效且可被推广的除P技术。

工业硅熔体连铸过程中热-力行为的数值模拟

通过建立小断面圆坯连铸结晶器二维轴对称耦合数学模型,探究拉速对结晶器内工业硅熔体的流动、传热及凝固等行为的影响,开展工业硅熔体连铸过程中热-力行为的数值模拟研究。通过在模型中耦合应力场,讨论临界拉速下工业硅铸坯中的应力分布特征。研究结果表明:当拉速保持在临界拉速(2.06 mm/s)以下时,工业硅铸坯可以顺利拉出结晶器;当拉速超过临界拉速时,铸坯内的液芯长度超过230 mm,使出口处的坯壳厚度减薄,从而导致铸坯出现漏液风险。随着拉速增大,铸坯内部应力呈现递增趋势。当拉速达到临界拉速时,结晶器内铸坯的最大应力仅有178.72 MPa,表明结晶器内熔体凝固部分不会产生裂纹,可确保工业硅熔体连铸过程的连续性。

热等离子法制备锂离子电池硅碳负极材料

采用直流电弧热等离子法一步制备硅/碳球形纳米复合材料。以中值粒径分别为2.6、6.5和15.0μm的硅碳混合粉末为原料,制得了中值粒径为49.9、56.3和68.9 nm的纳米硅碳复合材料;在200 mA/g的电流密度下3种不同粒径的纳米硅碳负极材料的首次放电比容量分别达到1718、1651和1343 mAh/g,50次循环后其容量保持在1005、761和663 mAh/g;而未处理的硅碳混合粉末首次放电容量约为2321 mAh/g,但50次循环后,容量仅为274 mAh/g。由此可见,利用直流电弧热等离子法制备的硅/碳球形纳米复合材料的电化学性能得到了极大的提升。

密植梨树树形控制关键技术

河北省近年来新发展了一批密植梨园,主要品种为新梨七号、黄冠、雪青、秋月、玉露香等,栽植模式以株行距1 m×4 m为主,采用圆柱形或高干形栽培模式,具有成型早、丰产早、产量高,管理方便等优点。但这种栽培模式对技术要求也比较严格,由于前期技术管理不到位,许多密植梨园出现郁闭现象。我们近几年开展了密植梨树树体控制配套技术研究,有效的防止了梨园郁闭,现将密植梨树树形控制关键技术总结如下以新梨7号为例,供密植梨种植者参考。

桃红颈天牛发生及生活史的研究

结果表明,桃红颈天牛在河北省石家庄3年(跨4个年度)发生1代,成虫发生期在6月底至8月上旬,雌雄比为1∶1.31;卵孵化的始、盛、末期分别在7月上旬、7月下旬至8月上旬和8月中旬;孵化后的幼虫为害到9月中、下旬开始在木栓或皮层的虫穴道内越冬,11月下旬结束,第2年3月中旬越冬幼虫开始出蛰,到6月下旬或7月上旬结束。木质部内幼虫为害到9月上中旬至10月上旬全部越冬,第3年4月初开始出蛰,为害到6月上、中旬进入静止,直到第4年5月上、中旬化蛹,静止期平均290.7 d。成虫在蛹室内羽化,平均经17.3 d出洞。