CPCWS中水质子的核磁共振自旋晶格弛豫时间和化学位移

运用核磁共振手段,揭示了浆体中水的形态及其动态行为,并研究浆体性质与之的关联.实验测得神府煤-石油焦-水浆(CPCWS)中水质子的化学位移与煤焦中煤的百分含量的线性关系.并从NMR测得束缚水的化学位移δb,导出计算浆体中束缚水百分含量的公式.从CPCWS中水质子的化学位移与浆体表观粘度的相关曲线可确定最佳配比的浆体.测得全焦浆中水质子自旋-晶格驰豫时间T1比全煤浆大42倍,讨论了CPCWS的T1随煤含量的变化趋势.实验表明,T1可作为CPCWS中碳质点的疏水或亲水性以及水分子形态和动态行为的定量表征.

质子交换膜水电解池分布特性研究

电解水制氢的分布特性对水电解池的性能和寿命有着重要影响。利用分区印刷线路板对电解水的稳态与动态过程进行电流密度分布和温度分布的原位表征,分析在水流量和表观电流密度影响下传质极化对多物理场的作用效果。结果表明,当水电解池处于电化学极化和欧姆极化区时,电流密度分布和温度分布较为均匀且稳定;而当水电解池处于传质极化控制区时,电流密度分布差异明显,而且传质极化程度越大局部电流密度分布差异越大,对应温度分布的高温区随流量增大从进水侧逐渐向出水侧偏移。此外,采用归一化电流密度分布分析了动态过程中电流密度的分布演化过程,结果表明,造成水电解池分布均一性变化的主要原因是传质极化,传质极化发生过程中靠近下游出口区域的低电流密区逐渐增大,最终形成稳定传质极化时的分布特征。

水与非水磷酸体系质子电导率

以咪唑和吡啶与磷酸组成非水质子导体体系,研究了该体系的非水质子电导率及质子传递机理,以考察有机含氮杂环化合物为质子载体的非水质子传递的可行性.研究表明,对于咪唑(吡啶)-磷酸非水体系,其质子迁移的主要影响因素是黏度;有机含氮杂环化合物不能像水分子一样起到降低磷酸黏度的作用,反而使其黏度增加.电导率的测定结果表明,非水条件下磷酸的自解离传递质子的能力优于磷酸与有机含氮杂环化合物共同传递质子的能力.对于咪唑-磷酸水溶液,其电导率除了与体系的黏度有关外,还与离子迁移数及迁移速率等有关.

不同温度下难溶电解质溶度积的计算——在非水的质子传递溶剂中

本文应用 Utpal Sen 联合理论。计算了某些温度下 AgX(X=Cl、Br、I)在醇类溶剂中的溶度积和摩尔溶解热。从而提供了一种预测不同温度时难溶电解质在非水的质子传递溶剂中溶度积的方法。

不同材料作为阳极扩散层对质子交换膜水电解池性能的影响

文章分别选用钛毡、烧结钛板与碳纸作为阳极气体扩散层,组装单节质子交换膜水电解池,并进行极化曲线和稳定性测试,以及交流阻抗测试和物理表征。研究结果表明:在常压,60℃的条件下,钛毡具有最好的电解性能;在电流密度为2.0A/cm^2的稳定性测试中,烧结钛板扩散层、钛毡扩散层和碳纸扩散层的衰减率分别为65,73,386mV/h;钛毡更适合作为质子交换膜水电解池的阳极扩散层。

煤炭制氢替代技术——质子交换膜水电解制氢技术及其衰减机理

氢能作为一种零污染、高热值的二次能源,其高效生产和有效利用一直以来都是一个十分重要的课题。目前主流的制氢方式主要是煤炭的焦化和气化,然而,在煤炭的焦化产氢过程中会产生甲烷、一氧化碳等有毒气体,气化过程则会产生大量的二氧化碳,2种煤制氢方式不仅产生的氢气纯度低而且对环境不友好。因此,寻求一种低碳环保、产氢效率/纯度高的制氢方式至关重要。质子交换膜(PEM)水电解制氢具备宽范围快速动态响应能力,在新能源消纳、高比例新能源电网功率动态平衡方面应用前景广阔。但波动电源制氢过程中启停、过载、快速大幅变载等工况会影响质子交换膜电解槽中的关键材料和传热传质过程,导致耐受性不足及性能衰减加剧,严重制约了PEM制氢的大规模推广。因此,亟需开展PEM电解槽衰减机理和失效机制分析,为研发适于波动工况输入的高性能、长寿命PEM制氢装置提供理论指导。主要从传统的煤炭制氢技术6及其弊端、(PEMWE)的基本原理和优缺点、PEM电解槽性能优化的发展现状、PEM电解槽中催化剂、质子交换膜、双极板的衰减机理及其缓解策略5个方面来进行阐述,指导未来PEMWE系统的性能和耐久性提升。

质子交换膜水电解中气-液两相传输的模拟研究

两相传输是影响质子交换膜水电解系统性能的关键因素。为掌握质子交换膜水电解单元中多孔扩散层内气液两相传输规律,基于数值重构的三维多孔扩散层结构,采用格子Boltzmann两相流动模型模拟研究了扩散层内两相传输过程,详细分析了扩散层孔隙率和表面接触角对气泡传输与分布的影响。数值模拟结果表明:孔隙率减小会明显降低气体渗透率,从而导致气泡难以在扩散层内找到有效传输通道。接触角的增大不仅增加了气泡在界面堆积的风险,也减缓了气泡在孔隙内的传输速度。从孔隙尺度水平初步掌握了质子交换膜水电解单元多孔扩散层内两相传输规律,可为高性能水电解系统设计和优化提供理论支撑。

质子交换膜电解池阳极钛基气体扩散层研究进展

气体扩散层在质子交换膜(PEM)水电解池中有着支撑膜组件、供给反应水、移除气体产物以及降低欧姆电阻的重要作用。PEM水电解池阳极区具有酸性、富氧且高电位的工作环境,对阳极区的气体扩散层具有严苛的要求。气体扩散层结构特性、导电性与耐腐蚀性是决定其电化学性能的关键。本文总结了可用于PEM电解池阳极气体扩散层的材料,简述了其结构特性对PEM电解池电化学性能的影响,分析了各种镀层材料在提高气体扩散层的导电性、耐腐蚀性以及电解池阳极氧析出反应(OER)性能方面的作用。最后,展望了气体扩散层在降低成本和提高电解池性能方面的研究趋势。

血浆质子NMR弛豫时间的测量

肿瘤患者血浆中水质子的核磁共振自旋一晶格弛豫时间T1比健康人普遍延长,引起许多波谱工作者和医务工作者的兴趣。但是要准确测量人体血浆样品中水质子的T1却比较困难,本文就此进行了一些探索。一、方法和程序本实验在Bruker公司的AC-80核磁共振谱仪上进行,质子共振频率为80MHz,测量温度为33℃。T1测量采用反转恢复法,利用180°—τ—90°脉冲序列。该法虽然费时,但测量精度高。利用指数回归处理数据,可不必提供平衡状态下的信号强度值。

双取代咪唑离子液体与杂多酸复合质子导体的研究

以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二氢盐(BMIMH2PO4)与杂多酸,即磷钨酸(PWA)和硅钨酸(SiWA)为原料,制备了非水复合质子导体.研究了该复合质子导体在80～180℃不加湿条件下的电导率,探讨了PWA/BMIMH2PO4复合体系的质子传导机理.研究表明,在PWA/BMIMH2PO4中掺杂P2O5可以提高体系的质子电导率,而共存的离子液体具有促进质子传导的作用.在160℃非水条件下,当PWA与BMIMH2PO4摩尔比为1∶3时,复合质子导体PWA/BMIMH2PO4的电导率为2.6×10-3S/cm,而掺杂P2O5的质量分数为10%时,PWA/BMIMH2PO4/P2O5的电导率则提高至4.1×10-2S/cm.

聚丙烯酰胺水凝胶的~1HNMR研究

用￣１ＨＮＭＲ方法，测定了不同溶胀度条件下聚丙烯酰胺水凝胶中水质子的化学位移、自旋－晶格弛豫时间（ｔ_１）以及在相同溶胀度条件下水质子的化学位移随温度的变化。结果表明，水凝胶体系中水质子的化学位移和自旋－晶格驰豫时间与体系中“键合水”的生成和含量有关。

从水分迁移角度阐释压延间距对小麦鲜面品质的影响

以0.9、1.5、2.2 mm三种压延间距下的小麦生鲜面条为研究对象,分析面条的水分特征、微观结构及宏观品质。结果表明,水分主要通过两种方式影响生鲜面条的品质:1)直接途径:随着压延间距从2.2 mm减小到0.9 mm,面条内部的水分子活度、可冻结性、自由度均降低,限制了微生物对营养物质的利用,抑制了微生物的生长;2)间接途径:随着压延间距的降低,水分子与面粉组分之间的结合强度升高,当压延间距为1.5 mm时,处于较强结合状态的水分子通过氢键作用促使面条体系形成了更多稳定有序的β-折叠和α-螺旋结构,稳固了蛋白质的二级结构和二硫键,进而形成了均匀连贯的面筋蛋白网络,表现为较高的分支率与较低的末端点率,最终获得了较低的蒸煮损失率。

水电解技术发展及在绿氢生产中的应用

利用风电和光伏电等可再生电力生产的绿氢符合新时代能源发展的要求。可再生电力具有突出的间歇性、波动性、随机性特点,对水电解技术提出了更高的要求。电解水技术发展关键在于材料,本课题从析氧电催化剂、电解质、膜材料、扩散层材料等方面回顾了碱水电解和质子交换膜纯水电解制氢技术的发展;介绍了可再生电力制氢技术应用开发现状,分析了存在的技术难题,并对未来利用可再生电力的电解水生产绿氢技术的攻关发展提出一些建议。

PEM水电解技术在航天上的应用现状与发展趋势

介绍了质子交换膜(PEM)水电解技术的特点及其在国内外航天领域的应用现状,在分析空间任务的发展趋势,以及能源、动力、环境控制与生命保障系统需求变化的基础上,认为在未来载人航天任务中,能源、动力、生保物质互用的解决方法是摆脱依赖地面支持、实现自主和可持续保障的最优途径,并指出了PEM水电解技术作为实现这一技术途径的关键环节所面临的挑战。

非水溶剂中纳米结构SrTiO_(3)薄膜电极平带电位研究

本文制备了纳米结构SrTiO_(3)薄膜电极,并通过XRD、TEM和SEM对电极的结构和表面形貌进行表征。利用光谱电化学法,测定了纳米结构SrTiO_(3)电极在非水溶剂中的平带电位。研究发现:SrTiO_(3)电极在水中及非水质子溶剂(甲醇、乙醇)中的平带电位比在非水非质子溶剂(乙腈、四氢呋喃)中更正。在水及非水质子溶剂中,Li^(+)的添加对SrTiO_(3)电极的平带电位影响较小,而在非水非质子溶剂中,Li^(+)的加入对SrTiO_(3)电极的平带电位有较大影响,随着Li^(+)浓度的增加,SrTiO_(3)电极的平带电位向电位更正的方向移动。

PEM水电解池低成本阳极钛纤维毡扩散层研究

采用浓盐酸刻蚀焙烧还原法将贵金属混合氧化物涂层制备在钛纤维毡表面,将此修饰后的钛纤维毡用做质子交换膜(PEM)水电解池的阳极扩散层。通过扫描电镜观察可知钛纤维毡纤维表面被微米级的沟槽与孔洞覆盖,且有贵金属氧化物晶粒生长。电化学表征表明该阳极扩散层具有良好的电解析氧反应(OER)催化活性,阳极贵金属用量仅2 mg/cm^2时,组装PEM电解池的性能达到1.841 V@2 000 mA/cm^2。对钛纤维毡的厚度及膜电极组件制备方法进行了优化。优化后的阳极扩散层具有良好的导电性、化学与机械稳定性及抗腐蚀性能,用于PEM电解池中可降低贵金属用量,实现低成本电解制氢。

PEM水电解用多层钛网析氧阳极制备及性能研究

以钛网为扩散层基体,氯铱酸为前驱体,采用浸渍-热解法制备了IrO_2/Ti析氧阳极,进一步采用热压法制备膜电极.综合扫描电镜、循环伏安、交流阻抗、单池性能曲线测试及阳极寿命强化测试,研究了不同层数钛网析氧阳极对性能及寿命的影响.结果表明:与单层钛网析氧阳极比较,采用双层钛网析氧阳极,积分电荷由84.27 m C/cm2增至153.12 m C/cm2,电极电化学反应阻抗由7.38Ω·cm2降低至3.03Ω·cm2,单池性能得到提升.寿命强化测试表明,采用双层钛网析氧阳极在稳定性及寿命方面有显著提升,稳定运行时间由30 h增加到了53 h.

质子交换膜电解制氢氢气渗透研究进展

由于膜的吸水特性,高压质子交换膜(PEM)制氢(尤其是差压式,氢侧高压/氧侧常压)存在氢气渗透问题,影响电解堆的运行安全与效率.基于菲克定律描述的渗透通量与渗透率、分压差的关系,综述了温度/压力、膜水合程度、氢气分压差对氢气渗透的影响规律.在常规运行压力范围(3.5 MPa)内,扩散系数与溶解度主要受温度影响,温度升高则渗透率增大;氢气渗透率随膜水合程度的增加而增大;氢气分压差对渗透的影响表现出线性(渗透池环境)与非线性(电解制氢环境)两种关系,非线性可能源于膜透水性提升与水通道结构改变引起的对流渗透.考虑到电解制氢实际工况存在电流,综述了电流密度对氢渗透的影响,氢气渗透率随运行电流密度的升高而增大,氢过饱和是可能的影响机理,高电流密度下氢过饱和度升高,导致氢气通过膜的渗透增加.