氢燃料电池高效抗毒化Pt基电催化剂研究进展

随着全球化石能源逐渐枯竭和温室效应加剧,人们赖以生存的自然环境遭到了严重破坏,如何开发新能源或高效的能源转换装置已经成为当前的研究热点.质子交换膜燃料电池(PEMFCs)作为高效的能源转换装置可以通过电化学反应将氢气(H2)中储存的化学能直接转化为电能,具有零排放、零污染、转化效率高等优点,其商业化发展能够有效地缓解当前的能源与环境危机.由于工作温度差异,PEMFCs分为低温质子交换膜燃料电池(LTPEMFCs)和高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFCs).贵金属铂(Pt)是PEMFCs中最常用的催化剂材料之一,然而Pt的抗毒化能力相对较弱,导致其催化剂稳定性较差.此外,Pt的低利用率、高成本,进一步限制了其大规模商业化应用.PEMFCs燃料中存在微量的杂质气体(尤其是一氧化碳(CO)),CO在反应过程中会吸附在催化剂表面而不容易去除,导致Pt催化剂表面活性位点被毒化.除了CO的毒化作用,HT-PEMFCs催化层界面由于磷酸(PA)的随机分布也会引起Pt催化剂的毒化问题,进一步导致催化剂的活性降低.因此,开发高效抗毒化Pt基催化剂并探究其抗毒化机制是推动PEMFCs发展的关键.本文系统地阐述了PEMFCs中Pt基催化剂的毒化问题,重点讨论Pt基催化剂的设计、合成及其抗毒化机制;最后,对PEMFCs中Pt基催化剂的发展与挑战进行探讨和展望.

非厄米PT对称多通道光波导体系的调控及动力学

宇称-时间(PARITY-TIME PT)对称光学波导系统中有关PT对称性的调控主要通过周期性变化的复折射率材料来实现.本文中我们给出了一种对于已耦合的双通道波导体系中额外引入周期调制的中性波导操纵PT对称性的构型,通过高频近似将系统转换为重整化参数后的等效未调制系统后,发现可以通过额外引入单频周期调制的光波导去调控体系的PT对称性,并且讨论了周期调制的非厄米三通道波导体系的能谱特性.最后通过解析和数值的方法给出了光在非厄米三通道光学波导中的动力学演化.

医疗保健指南改编报告规范:RIGHT-Ad@pt清单解读

临床实践指南改编(下文简称“指南改编”)是对现有高质量指南的整合与修订,使推荐意见更适合不同地区的实际情况,以指导最佳临床实践。目前,国际上改编指南的数量越来越多,但其报告质量仍有待提升。2022年,指南改编报告规范清单RIGHT-Ad@pt发布,该清单对指南改编过程及报告内容进行了详细说明,对提高指南改编的严谨性、透明度、规范性具有重要指导意义。本文对该清单的34个条目进行解读分析,以期为指南改编人员规范报告指南改编过程提供参考依据。

单原子Pt负载在锐钛矿(001)表面的电光学特性研究

基于第一性原理的多体格林函数理论方法,系统探究了锐钛矿TiO_(2)(001)表面负载Pt单原子催化剂的电子结构和光学性质,考虑Pt在完美表面和缺陷表面(O空位)两种基底上的负载.结果发现,Pt会在TiO_(2)禁带中间、价带和导带边缘引入新能级,但不同基底负载的Pt单原子催化剂存在不同的带隙特性.Pt的负载会引起体系光学吸收红移,增大光学吸收范围,延伸光吸收至可见光甚至是红外区域,提升可见光活化的可能性,同时改善体系的激子束缚能,有利于空穴与电子有效分离,这可能是Pt负载后光催化性能提升的原因之一.然而,若在可见光或低能量紫外光激发后,分离的电子与空穴没有及时参与反应,体系衰变回最低激发态,此时极大的激子束缚能可能会加速电子与空穴重组,不利于表面催化反应的进行.负载在O空位的催化剂最低激发态的激子束缚能比完美表面小,重组速率慢.计算结果能够为理解单原子催化剂结构-性能关系提供一些见解.

基于三相4PT接线方式的PT短路故障特征量分析

针对基于三相4PT(Potential transformer,PT)接线方式的PT短路故障特征量进行分析,并得出变化规律。首先,对4PT接线方式下,二次三相电压、零序电压值进行理论分析;其次,根据PT的设计参数,建立有限元模型,仿真计算绕组相关的电容、电感、电阻等参数,并根据参数构建精细化等值电路模型;再次,基于三相4PT接线方式下,对PT短路故障现象及发生短路故障后各PT电气特征量变化进行详细分析;最后,结合精细化电路模型,通过Matlab建模仿真对PT短路故障后电气特征量变化规律进行验证,证实电气特征量变化规律的正确性。研究结果为PT短路故障在线监测方法提供重要依据,有利于在不退出操作或拆卸的情况下实时准确地监测PT的健康状况。

基于PT取电策略的配电架空线路断线故障诊断方法

配电网断线故障一般基于电压或结合电压电流诊断,且假定3个线电压和3个相电流均可获取,并未考虑量测装置的实际配置情况。实际架空配电线路一般仅配置双PT(potential transformer)或单PT,仅可获取2个线电压或1个线电压,导致已有诊断方法在部分故障工况下无效。首先建立了断线故障下线电压方程,进而论证基于两个线电压诊断断线故障在双PT工况下可行及在单PT工况下不可行;其次提出一种PT滑动组合取电配置策略,创新地将单PT引入断线故障诊断,提高断线故障诊断精度;最后通过PSCAD/EMTDC搭建中压配电线路模型,验证了提出的取电配置策略及断线故障诊断策略的有效性。

四川盆地PT1井区海相地层工程地质特征研究

PT1井区超深海相地层钻井过程中气侵和井漏频发,严重制约该区块的安全高效开发。文章基于有效应力法,利用最优化方法开展了海相地层孔隙压力评价;结合断层和裂缝发育程度探讨了PT1井区气侵和井漏纵横向分布特征。结果表明,受异常高压和裂缝发育程度的双重影响,气侵主要发生在龙潭组,占比达40%;井漏主要发生在筇竹寺组和灯影组,占总漏失量的80%以上。气侵与异常压力、裂缝发育程度、断裂情况等因素有关,异常高压是气侵内在的原因,而断裂带和发育的构造裂缝为气侵提供了必要条件。井漏层位和漏失量主要受一、二级大型断裂带控制,不同断裂带的影响具有显著的叠加效应,断裂带附近发育的构造裂缝为漏失提供了通道,距离F I7断裂越近越易出现漏失,且漏失量越大。研究成果为PT1井区钻井过程井下复杂预防和处理提供了科学支撑。

高电位下PEMFC阴极催化层Pt对碳腐蚀的影响

结合非色散红外光谱(NDIR)和电化学表征的方法研究了质子交换膜燃料电池阴极催化层在0.8 V恒电位下,碳腐蚀的变化规律及其对Pt氧化过程的依赖性。研究发现0.8 V恒电位下,Pt会导致碳载体的腐蚀更加剧烈。运行100 h后,Pt/C电极的碳损失质量达到8.7%,是纯碳电极的3.5倍。Pt/C电极的碳腐蚀规律可以分为三个阶段,第一阶段呈对数增长,第三阶段呈线性增长,中间存在混合增长区。而Pt氧化物累积量分析表明Pt的氧化呈现出两段对数关系,且中间存在一个过渡区,这解释了碳腐蚀的三段规律。活跃的Pt-OH催化碳腐蚀,并快速转化成PtO_(x)等惰性氧化物,大幅降低对碳腐蚀的促进作用,当Pt-OH含量稳定后,碳腐蚀速率达到稳态。电位阶跃工况下,Pt氧化物增长速度明显降低,碳载体质量损失达到了15.55%,几乎是恒电位工况的2倍,表明控制Pt氧化物累积速度会加速碳载体的腐蚀。

质子交换膜燃料电池中Pt/C及Pt合金/C催化剂的衰退机制研究综述

成本和耐久性依然是制约质子交换膜燃料电池商业化发展的两大瓶颈。首先综述了质子交换膜燃料电池阴极Pt/C催化剂在实际工作条件下的降解情况,并给出了可能的降解机制。结果表明,Pt/C催化剂在实际工作条件下,尤其是在汽车应用中是不稳定的,通常无法用作燃料电池阴极催化剂。而Pt合金催化剂因具有优异的氧还原催化性能和相对较好的耐久性,被认为有望解决成本和耐久性这两大难题,因此在质子交换膜燃料电池中日益得到重视和应用。但如何改善合金催化剂的耐久性依然是一个棘手的问题,文章最后详细综述了PtxCoy合金催化剂可能的衰退机理,以及可在一定程度上提高Pt合金催化剂耐久性的Pt单层结构和Pt核壳结构,这对催化剂的合成和设计具有一定的指导意义。

肝硬化上消化道出血患者异体输血治疗后APTT、PT、FIB水平变化及其与预后的关系

目的分析肝硬化上消化道出血患者异体输血治疗后活化部分凝血活酶时间(APTT)、凝血酶原时间(PT)、纤维蛋白原(FIB)水平变化及其与预后的关系。方法选取2018年2月至2023年1月期间于郑州市第七人民医院接受输血治疗的122例肝硬化上消化道出血患者的病例资料,根据患者预后情况分为生存组(n=102)与死亡组(n=20)。收集患者一般资料以及输血治疗前及治疗1 d后血浆APTT、PT、FIB水平,分析APTT、PT、FIB水平变化与患者预后的关系。结果生存组血制品总输注量、输注比例(血浆、冷沉淀)、Child-pugh分级C级比例、休克比例、腹水比例、肝性脑病比例、C反应蛋白水平均低于死亡组,消化道首次出血比例、平均动脉压、白蛋白水平均高于死亡组,差异均有统计学意义(P<0.05);治疗后,两组APTT、PT水平均较治疗前高,FIB水平均较治疗前低,但生存组APTT、PT水平较死亡组低,FIB水平较死亡组高,差异均有统计学意义(P<0.05);经Logistic回归分析显示,Child-pugh分级为C级、消化道非首次出血、休克、腹水、肝性脑病以及APTT、PT异常升高为肝硬化上消化道出血异体输血治疗患者不良预后的危险因素,平均动脉压、FIB异常升高为患者不良预后的保护因素(P<0.05);经Pearson相关性分析显示,患者消化道非首次出血以及输血治疗后APTT、PT水平与其不良预后成正相关,平均动脉压、FIB水平与其不良预后成负相关(P<0.05)。结论肝硬化上消化道出血患者异体输血治疗预后受其消化道出血次数及治疗后APTT、PT、FIB水平影响,上述指标变化可为患者的预后评估提供重要参考价值。

尖端Pt负载纳米Au棒的制备及其催化还原4-硝基苯酚

采用种子生长法制备了长径比约为4的金纳米棒(AuNRs),并将铂负载其两端制备出尖端Pt负载的纳米Au棒(Pt-AuNRs)。采用紫外-可见分光光度计、透射电子显微镜和X射线光电子能谱等一系列常规表征手段对AuNRs和Pt-AuNRs的物化性质进行表征及分析。研究AuNRs和Pt-AuNRs作为催化剂在NaBH4存在下催化还原4-硝基苯酚(4-NP)的性能。首次提出Pt-AuNRs催化还原4-NP机制。结果表明:500-Pt-AuNRs催化剂表现出最好的催化性能,速率常数Kapp=0.383 6 min^(-1),是AuNRs催化剂的4.7倍;Pt-AuNRs特殊的异质结构以及高表面活性和稳定性,有助于BH-4在其表面的高效吸附和电子转移。

Pt NPs增强ZnO@ZnS核-壳异质纳米棒光催化产氢性能研究

采用原位光沉积方法将铂纳米颗粒(Pt NPs)负载在核-壳异质纳米棒ZnO@ZnS表面,制备出ZnO@ZnS/Pt复合光催化剂。调控Pt NPs在ZnO@ZnS表面的负载量,探究了不同质量的Pt NPs对光催化产氢气性能的影响。结果表明,当贵金属Pt的负载量为2%(ZnO@ZnS/Pt-2)时,复合光催化产H_(2)性能最好,产氢速率为4.52 mmol/(g·h),是ZnO@ZnS的1.8倍,催化剂表现出优异的催化稳定性。在此复合材料中,贵金属Pt纳米颗粒作为助催化剂,Pt对H~+具有较低的吸附能,优先吸附H~+,光生电子转移到Pt纳米粒子表面,H^(+)在其表面得到光生电子,被还原为氢气,成功地抑制了光生电子和空穴的复合,有效地提升了催化剂的催化性能。

用于常温氢氧复合的新型Pt/疏水改性陶瓷催化剂

常温氢氧复合反应由于安全性高且能耗低,在核工业除氚、消氢等领域有重要应用,其得以实现的关键为制得性能优异的疏水催化剂。为获得稳定性优且兼具高催化活性的疏水催化剂,本研究制备了新型Pt/疏水改性陶瓷催化剂。陶瓷载体通过构筑CeO2表面粗糙结构,结合涂覆低表面能十三氟辛基三甲氧基硅烷(PFOTMS)进行疏水改性,而后经浸渍-气相还原制得疏水催化剂。结果表明,与常规仅涂覆低表面能材料对陶瓷载体进行疏水改性相比,新型疏水结构的构筑不仅可使疏水催化剂获得更优的疏水性,还可进一步提升催化剂的催化活性及稳定性。制得的新型Pt/疏水改性陶瓷催化剂在480 min反应时长内,氢氧复合效率可维持在99.5%。

Pt-Pd-Ni体系相图与热力学研究进展

铂基催化剂具有活性高、选择性好、电化学稳定性佳等优点,在工业催化和燃料电池领域具有非常重要的地位。然而,由于成本较高、可用性较低限制了其实际发展。因此,有必要优化铂基催化剂的利用率,设计低成本和高稳定性的铂基催化剂。本研究首先介绍了在燃料电池催化剂领域具有应用前景的Pt-Pd-Ni系合金电催化剂的发展和研究现状,然后详细介绍了Pt-Pd-Ni体系的三个二元系相图与热力学评估数据和研究进展,并对Pt-Pd-Ni三元系的一些实验研究进展和今后的研究工作提出展望,对不同相结构对催化性能的影响进行了分析和讨论。通过Pt-Pd-Ni系相图和相结构等的研究将为燃料电池用新型贵金属合金催化材料的设计及工业应用奠定理论和实验基础。

Fe改性Pt/C催化剂催化混合硝基氯苯氨解产物加氢的研究

使用浸渍-还原法分别制备了3%Pd/C、3%Pt/C和3%Pt-Fe/C催化剂,通过ICP、TEM、XPS等方法对催化剂的金属含量、表面形态、电子状态进行了表征。将制备的催化剂用于以混合硝基氯苯氨解后产物邻、对硝基苯胺和间硝基氯苯为原料,催化加氢合成邻、对苯二胺和间氯苯胺反应。通过对比3种催化剂,得到3%Pt-Fe/C催化剂催化效果最好。以3%Pt-Fe/C为催化剂,考察了各因素对混合硝基氯苯氨解产物加氢反应的影响,确定了反应的最优条件:起始催化剂用量0.8%(以反应原料的质量分数计),m(甲醇)∶m(水)=50∶50为溶剂,温度85℃,压力2 MPa,搅拌转速600 r·min^(-1)。在此条件下,反应物转化率为100%,邻、对苯二胺和间氯苯胺的总收率可以达到99%以上,催化剂可重复使用19次。对新鲜和失活的Pt-Fe/C催化剂进行BET、CO化学吸附、TEM等表征,发现失活后催化剂的比表面积大幅下降,判定催化剂孔道堵塞是导致催化剂失活的主要原因。

基于Sm-PMN-PT和改进型DICH接口电路的压电取能功率提升方法

通过压电取能方式将电力设备表面的机械振动能转化为电能,是实现电力专用传感器无源化的有效途径之一。然而,传感器高集成度和小型化发展趋势对压电取能功率提出了更高要求。为此,提出一种基于钐掺杂铌镁酸铅-钛酸铅(Sm-doped Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_(3)-PbTiO_(3),Sm-PMN-PT)材料和改进型双中间电容回收(improved double intermediate capacitor harvesting,improved-DICH)接口电路的压电取能功率提升方法。首先,制备了不同Sm掺杂质量分数为x和PT质量分数为y的xSm-PMN-yPT压电双晶片,并对压电材料的性能参数进行了测试和对比;其次,在对比分析几种典型接口电路的基础上,设计了一种改进型DICH接口电路,并从理论上进行了取能功率的对比分析;然后,采用Multisim软件对不同接口电路的取能功率进行了仿真分析;最后,对Sm-PMN-PT压电双晶片和锆钛酸铅(Pb(Zr1–xTix)O3,PZT)压电陶瓷在不同接口电路下的取能功率和能量提取效率进行了对比测试。研究结果表明:基于2.5%Sm-PMN-32%PT材料和改进型DICH接口电路的压电取能装置具有516.3μW的高输出功率、61.1%的高能量提取效率和较强的负载适应性,在取能领域具有良好的工程应用前景。

不同Pt与Ni质量比的Pt-Ni复合电极析氢性能实验

为降低PEM制氢Pt电极成本,采用电化学沉积法制备以泡沫镍为基材微量Pt沉积的Pt-Ni复合电极。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光谱仪对制备的Pt-Ni复合电极进行表征,采用电化学工作站和PEM电解池对Pt与Ni质量比分别为1∶7、1∶11、1∶12、1∶14和1∶23的5种不同复合电极及泡沫镍电极的析氢性能进行电化学对比分析实验和PEM制氢对比实验。结果表明:以泡沫镍为基材,采用电化学沉积法制备的Pt-Ni复合电极性能稳定,沉积Pt质量的多少对Pt-Ni复合电极的析氢性能有较大影响;存在一个最佳Pt与Ni质量比,实验条件下的最佳Pt与Ni质量比为1∶12,沉积Pt量过多和过少都会使其析氢性能降低,过多造成的Pt沉积堆叠相比较少对析氢性能的影响更加明显。在制备微量Pt沉积的Pt-Ni复合电极时,要坚持以最佳Pt与Ni质量比为基准和沉积Pt量“宁少毋多”的原则,实际工程应用中应避免“沉积Pt量越多电极性能越好”的误区。

PT对称光晶格势中的涡旋光孤子传输特性的研究

本研究提出了一种实现具有宇称时间(PT)对称性的光学贝塞尔势的方案。通过从冷原子气体中光的衍射、非局域非线性和PT对称势约束之间的相互作用入手,研究了如何存在、传播和操纵二维涡旋光孤子。结果显示,该系统支持稳定的二维涡旋光孤子,其拓扑电荷最大值为|m|=6。此外,可通过控制PT对称晶格势的虚部来保证这种孤子的稳定性。由于里德堡-电磁感应透明(Rydberg-EIT)效应增强了局域和非局域非线性,因此这些二维涡旋光孤子只需要很低的功率就可以激发出来。研究结果不仅对PT对称势以及操纵二维涡旋光孤子有重要意义,还在光信息处理和传输方面具有很好的应用前景。

励磁系统PT断线及慢熔逻辑的应用研究

励磁系统为防止PT一次保险熔断和一次系统接地故障引起的励磁系统误调节,PT断线逻辑的采样电压普遍采用线电压方式。发电机出口PT一次保险慢熔属于异常的运行工况,在此工况下,运行机组有较高的误强励磁误跳机风险。为快速甄别励磁系统PT慢熔故障,部分励磁装置增加了励磁慢熔逻辑,PT慢熔逻辑多采用双PT比较法,由于励磁系统PT慢熔定值以线电压为基准,逻辑判据以相电压为基准,两个基准电压间存在换算关系,导致现场励磁系统PT慢熔默认定值不合理性,不利于PT慢熔的快速判断。通过现场试验及励磁系统采样电压及励磁显示电压间关系的推导,对励磁系统PT断线、PT慢熔逻辑,PT断线及慢熔定值提出优化建议,为励磁系统安全稳定运行提供借鉴经验。

用PT/APTT指导血浆输注的几种特殊情况

血浆作为临床应用最广泛的血液成分之一,不合理应用一直广受关注,适应证选择的问题尤为重要。本文通过凝血酶原时间(prothrombin time,PT)和/或活化部分凝血活酶时间(activated partial thromboplastin time,APTT)延长不需要输注血浆和PT和/或APTT不延长也需要输注血浆的几种情况分别进行分析,阐述了临床评估是否需要输注血浆时并不能过于依赖PT和/或APTT检测结果,应该以患者病情为依据。同时本文对造成血浆输注适应证选择不合理的原因进行分析,提出了自己的思考,希望能够为广大医务工作者选择血浆输注时提供借鉴。