基于纳米Fe/ACF电极的阴极E-Fenton氧化处理生活污水的研究

成功制备了活性碳纤维负载的纳米铁电极(Fe/ACF),并通过SEM、EDS进行了电极表征.某小区生活污水基于该电极的阴极E-Fenton氧化处理结果表明,在电压1.2 V、中性条件下处理2 h,初始COD由200 mg/L降低到70 mg/L,COD去除率达到65%,出水水质达到国家排放标准GB8978-2000中的一级标准.

阴极电流密度对6061铝合金在含Na_(2)WO_(4)电解液中微弧氧化膜结构和耐磨性能的影响

目的 研究恒流模式下阴极电流密度对6061铝合金在含Na2WO4的电解液中制备的微弧氧化膜厚度、形貌、相组成及耐磨性能的影响。方法 固定阳极电流密度为5.0 A/dm^(2),阴极电流密度分别为0、1.25、2.5、3.75、5.0 A/dm2,对6061铝合金进行微弧氧化40 min。用涡流测厚仪测量了氧化膜的厚度,用扫描电镜观察了微弧氧化膜的表面形貌和截面形貌,用能谱分析仪分析了氧化膜的表面成分,用X射线衍射分析仪分析了微弧氧化膜的相组成,用往复式摩擦磨损试验机测试了氧化膜的耐磨性能。结果 随着阴极电流密度的增加,氧化膜内的W含量逐渐减少,氧化膜颜色逐渐变浅,氧化膜厚度逐渐增加。微弧氧化膜的主要组成相为α-Al2O3和γ-Al2O3。当阴极电流密度从0 A/dm2增加到3.75 A/dm2时,氧化膜内孔洞的数量和尺寸逐渐减少,孔洞到氧化膜/基体界面的距离逐渐增加,氧化膜的耐磨性能逐渐提升。当阴极电流密度为3.75 A/dm2时,氧化膜的磨损率最低,仅为1.07×10-4mm3/(N·m)。但阴极电流密度增加到5.0 A/dm2时,氧化膜表层出现孔洞和剥落,耐磨性能下降。结论 阴极电流的加入有助于增加6061铝合金微弧氧化膜的厚度,提高氧化膜的致密性和耐磨性能,但过高的阴极电流会导致氧化膜表层出现孔洞,降低耐磨性能。

阴极辉光放电电解制备纳米ZnO

以Pt针为阴极,Zn片为阳极,2 g/L Na_(2)SO_(4)溶液为电解质,在530~650 V放电电压下,利用阴极辉光放电电解(CGDE)技术一步制得纳米ZnO颗粒。用XRD、SEM、FTIR、XPS等对产物的结构、组成和形貌进行了表征,利用UV-Vis DRS计算了纳米ZnO颗粒的带隙能,用UV-Vis研究了纳米ZnO粒子光催化降解亚甲基蓝(MB)的行为,并探讨了其制备机理。结果表明,580 V下得到的纳米ZnO颗粒有一定的团聚,加入表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)能够抑制纳米ZnO颗粒的团聚;材料的形貌随PVP浓度和放电电压的变化而变化。当电压为530 V、加入0.0031%(质量分数)的PVP时,得到尺寸约200 nm、带隙能为3.22 eV的纺锤状纳米ZnO;随电压升高,颗粒尺寸分布越宽。在紫外光照射30 min后,加入PVP所制备的ZnO光催化降解MB的降解率由78.5%提高到87.3%,说明加入PVP后制备的ZnO光催化性能更优。CGDE制备纳米ZnO的机理为:放电过程中阳极Zn片氧化溶解为Zn^(2+),然后Zn^(2+)迁移到阴极辉光区,与等离子体-液体界面产生的OH-反应生成[Zn(OH)_(4)]^(2-),最后[Zn(OH)_(4)]^(2-)从等离子体-液体界面区转移到溶液中,产生ZnO晶粒。

5A发射电流空心阴极热特性模拟分析

采用有限元分析方法,建立了国产5 A空心阴极的热仿真模型,并进行了模型校验和典型工况下的温度场分析。结果显示:模型能够较好地反映空心阴极内部的能量传动过程,温度的仿真结果与试验比对误差小于5%;加热电流是造成空心阴极温度差异的主要原因;环境温度主要影响着空心阴极的外部部件温度,并且在太阳辐照影响时的高温环境更有利于推力器的启动;空心阴极加热且处于自持放电状态时,发射体温度在环境温度0℃和94℃下分别达到2 122℃和2 126℃,已接近发射体材料的耐温极限,因此空心阴极必须避免此极端使用工况。

阴极电阻分布对电镀泡沫镍电流密度影响的研究

采用挂镀和阴极移动连续镀两种模式,研究泡沫镍平面电流密度分布规律。结果表明:挂镀模式使电流密度分布呈四周高中央低,阴极移动连续镀模式受接触点和液下电镀沉积量的影响,电流密度分布有上高下低、中部高两头低等几种形式。

冷阴极真空开关导通特性研究综述

对于空间环境应用的真空开关,可以省去人工环境下的开关密封结构和附属抽真空等设备,有效减轻体积重量,且具有真空环境天成、无需密封、绝缘强度高、恢复速度快等优点,在空间环境中有巨大的应用潜力。首先对国内外的真空开关导通特性研究进展进行了系统介绍,分析了多种类型真空开关的工作特性,评述其优缺点,并对自击穿型沿面闪络真空开关和触发型真空开关的导通机制进行了总结分析;其次分析了关于冷阴极材料的应用研究;然后概括介绍了本课题组在冷阴极真空开关方面的工作进展;最后探讨了冷阴极真空开关的发展趋势,为脉冲功率驱动源的空间环境应用奠定技术基础。

阴极防护下钢筋在模拟混凝土孔隙液中锈蚀的临界氯离子浓度

通过电位和电流变化和表面观测,并结合电化学阻抗谱,研究了恒电位和恒电流阴极防护下钢筋在模拟混凝土孔隙液(饱和氢氧化钙溶液)中发生锈蚀的临界氯离子浓度。结果表明:在10 mA/m^(2)电流密度阴极防护下,导致钢筋发生腐蚀的临界氯离子浓度为0.03 mol/L,这与无阴极防护状态下相同。当阴极防护电流足够大(大于10 mA/m^(2))时,钢筋在模拟孔隙液中未发生腐蚀,不存在临界氯离子浓度;在恒电位阴极防护欠防护状态下,随着保护电位的正移,钢筋发生腐蚀的临界氯离子浓度逐渐增大;当氯离子添加浓度超过临界氯离子浓度时,钢筋会发生溶解,这是由于钢筋局部腐蚀导致电位负于保护电位;基于结构物安全考虑,在模拟孔隙液中钢筋的阴极防护宜采用恒电流控制。

PEMFC船形堵块阴极流场的性能

建立流体体积(VOF)两相流模型,研究船形堵块流道的排水性能。建立不同开孔率的船形堵块流道三维模型,研究船形堵块及开孔率对质子交换膜燃料电池(PEMFC)性能的影响。船形堵块流道峰值净功率密度相较于传统直流道可提升9.4%,相较于同堵塞率下的梯形堵块流道可提高2.9%,具有较好的强化传质作用。通过提高船形堵块流道的开孔率,PEMFC可以获得更好的性能。在相同开孔率下,船形堵块流道的氧气摩尔浓度较直流道和梯形堵块流道分别提高28.6%和14.0%。结果表明,相较于传统直流道,船形堵块流道可降低排水周期和流道内平均水含量,具有更好的排水性能。

退火粒子群算法优化外加电流阴极保护方案

为了解决目前提出的各种外加电流阴极保护设计方法在同时优化电流和阳极位置时,由于被保护构件几何形状复杂往往陷入局部最优而导致效果欠佳的问题,本文提出了一种改进的模拟退火粒子群算法。传统方法在退火环节中,将每个粒子迭代后都要通过Metropolis规则对全局最优粒子进行替换,本文改进为待所有粒子迭代完毕后,从中选中最优粒子,通过Metropolis规则对全局最优粒子进行替换,这在一定程度的上保护了最优解;将外加电流、电极空间位置合成为一个粒子,运用上述算法进行迭代求解最优方案:阳极的最优位置为[0.3389,3.1551,0.47706,1.1943]、输入电流为[0.09639 A,0.099079 A]。据此计算了船体表面电位分布。结果表明:船体表面电位分布均匀,标准偏差最大为0.0028,最小为0.0014,达到了保护的目的。

高熵合金与E-Fenton试剂处理染料废水实验研究

处理染料废水的电芬顿(Electro-Fenton,E-Fenton)技术已经展现出显著的优势。然而,在实际应用中,电极材料的耐用性和腐蚀问题一直是限制其进一步发展的关键因素。为了解决这些问题,并进一步提高降解效率,研究决定采用高熵合金作为阳极,并结合E-Fenton试剂进行实验。目标是以甲基橙为模拟污染物,对染料废水进行降解处理。实验结果显示,在反应进行5 h后,Al_(0.3)CoCrFe_(2)Ni高熵合金的最大腐蚀速率仅为5.94 g/cm^(2)·h。与Al_(0.3)CoCrFe_(1.7)Ni、Al_(0.3)CoCrFe_(1.3)Ni、Al_(0.3)CoCrFe_(0.9)Ni和铁片的腐蚀速率相比,分别降低了44.17%、63.44%、78.06%和84.59%。Al_(0.3)CoCrFe_(2)Ni和Al_(0.3)CoCrFe_(1.7)Ni合金均出现了Fe_(2)O_(3)和Fe_(3)O_(4)的衍射峰。这一研究结果表明,高熵合金与E-Fenton试剂联合处理染料废水的方法,有效地提高了电极材料的耐腐蚀性。这不仅为染料废水的处理提供了新的解决方案,同时也进一步证实了高熵合金在环保领域的应用潜力。

基于有限元法的油气田集输管网阴极保护布局优化

在利用有限元法建立外加电流阴极保护模型的基础上,借助Sobol灵敏度分析,确定了显著影响某油气田集输管网阴极保护效果的关键参数,并通过粒子群优化(PSO)算法对其系统布局进行优化。结果表明:由于外加电流阴极保护模型的模拟电位与测试桩的测定电位误差较小,故该模型能够较好地反映出油气田集输管网的电位分布现状;改变防护涂层电阻率等一阶敏感性系数较高的因素会对阴极保护效果产生较大影响,土壤电阻率、防护涂层电阻率以及管道埋深与其他参数之间可能存在明显交互作用;当利用PSO算法对油气田集输管网的阴极保护效果进行全局寻优时,该模型经过47700次粒子进化迭代后的最佳阴极保护系统有效覆盖率高达99.14%,优化效果显著。

LaNi_(0.6)Fe_(0.4)O_(3)阴极接触材料导电特性调控及其对SOFC电化学性能的影响

鉴于平板式固体氧化物燃料电池(SOFC)电堆对低面电阻、高稳定性阴极接触材料的需求,本研究阐明了LaNi_(0.6)Fe_(0.4)O_(3)(LNF)颗粒尺寸调控对导电和SOFC单电池性能演变的影响机制,优化了LNF预处理工艺,降低了接触组件面电阻,提升了SOFC单电池性能及热循环稳定性。结果表明:预压造粒的样品(LNF-2)与高温烧结预处理的样品(LNF-3)的面电阻更小,分别为0.074和0.076Ω·cm^(2);在750℃施加1 A/cm^(2)电流负载后,能够更快地进入稳态,并保持颗粒尺寸稳定。其中,LNF-2单电池在750℃下的峰值功率密度0.94 W/cm^(2)较未处理的LNF的0.66 W/cm^(2)高,但在热循环过程中性能衰减较大,下降了20%;而LNF-3单电池在20次热循环后峰值功率密度仅下降了4%。本研究对高可靠SOFC电堆装配及其长寿命稳定运行具有指导及参考价值。

基于COMSOL的导管架平台阴极保护研究

牺牲阳极阴极保护技术是防止海洋平台腐蚀的一种可靠手段。该文以导管架平台为研究对象,选取DNV设计准则,确定牺牲阳极的数量及相关布置,设计一套可靠的牺牲阳极阴极保护系统方案。借助数值仿真技术,通过研究导管架表面电位分布及腐蚀速率的变化来探究服役期间导管架平台阴极保护效果随阳极溶解的变化。

无阴极保护燃气管道腐蚀危害的表征参量及规律

对某燃气公司2016~2020年间泄漏燃气管道的管地电位分布情况进行了统计分析,同时开展了现场腐蚀检查片埋设试验,获得了检查片腐蚀速率数据及对应的检查片通电电位、电流密度、通断电电位差、环境电阻率、地表电位梯度等5个参量,通过数据分析得出各参量与腐蚀速率的相关性及相关规律。结果表明,电流密度与管道腐蚀速率的相关性最好,皮尔逊系数高达0.95,在没有检查片的条件下,可以采用管地电位指标对管道的腐蚀风险进行评判。

新型平衡舵阴极保护设计与保护效果评价

目的 针对新型平衡舵结构的电偶腐蚀薄弱区域,设计并优化牺牲阳极保护系统,并对保护效果进行评价。方法 基于边界元法,开展新型平衡舵电偶腐蚀仿真研究,分析电偶腐蚀薄弱区域。针对腐蚀薄弱区域,采用经验法设计牺牲阳极保护系统,开展服役初期和服役3 a后阴极保护效果仿真。从涂层破损率和阳极数量对阴极保护效果的影响出发,优化阴极保护系统。开展物理模型试验,对优化后阴极保护系统的保护效果进行评价。结果 电偶腐蚀主要发生在壳体和底座等支撑材料处,必须采取严格的防腐措施。采用经验法设计的牺牲阳极保护系统在服役初期可以使平衡舵保护电位均负于–800m V,处于良好的阴极保护状态。随着阳极的消耗,服役3 a后,阴极保护系统无法为平衡舵提供有效保护。涂层破损率的增加和阳极数量的减少,都会使平衡舵阴极保护电位正移。通过物理模型试验验证了优化后阴极保护模型的可靠性,对比试验结果,模型的预测误差在5%以内。结论 优化后的阴极保护方案为涂层+8块牺牲阳极,可以在服役3 a涂层破损率达20%的严苛工况下,为平衡舵提供有效阴极保护。优化后的阴极保护系统,铝阳极用量减少30%,有助于节省船舶动力。

热阴极离子规阴极灯丝断裂机理研究

介绍热阴极离子规的工作原理及组成结构,从热阴极灯丝变细、材料缺陷和工艺缺陷3方面分析离子规阴极灯丝断裂机理,根据断裂机理提出使用过程中的一些建议,以便延长使用寿命。

基于声发射频谱分析的阴极炭块破裂研究

通过对阴极炭块进行不同加载速率的单轴压缩实验和声发射监测实验,分析炭块破裂过程中的力学特性和声发射特性。研究表明:由对应的应力门槛值可确定炭块破裂过程的不同阶段;声发射波形占比量的大小能反映炭块内部破坏程度;加载速率和炭块种类对炭块裂纹扩展速度均有影响;不同声发射波形频谱特征对应炭块的不同裂纹尺度和类型;不同阶段典型声发射信号频谱特征表现为单峰频谱到多峰频谱的交替变换;平均主频比和信号事件率均具有分形特征,其关联维数整体均呈现先上升后下降再上升最后下降的趋势。

8 kA稀土电解槽单侧电导及阴极优化数值模拟

稀土电解槽导电板的分布位置对稀土电解槽的物理场会有影响,为探究稀土电解槽中导电板分布的最优位置,在本次仿真实验中为该导电板的分布引入一个等差数列的分布梯度,通过对不同分布梯度下的槽内物理场仿真数值进行比较,进而得到稀土电解槽导电板最优分布模型。在仿真过程中观察到阴极底部的尖角对实验结果影响较大,在其他条件保持不变的基础上将阴极底部由圆柱优化为半球形,通过与未优化的结构进行对比,验证新型电解槽结构的合理性。仿真结果显示:随着导电板由侧边位置向中间偏移,电解反应时槽内的温度与阳极电势基本保持不变,槽盖板与阳极间的电势差逐渐减小,槽内电流密度缓慢增大。当将阴极钼棒底部由柱状结构改为球状结构后,槽内电势分布更为均匀,电流密度相较于之前的结构也有所增加,优化后的结构能改善局部过热问题,同时也使得电解效率增大。

AlGaAs光电阴极表面清洗技术研究

针对高Al组分AlGaAs光电阴极设计了不同清洗方法,通过XPS对不同清洗条件下的材料表面元素成分进行了测试分析,并结合SEM和高倍显微镜对光电阴极材料表面缺陷进行了分析研究。在超高真空腔体中进行了透射式AlGaAs光电阴极及其像增强管的制备,测试了器件的光谱响应曲线和图像质量。结果表明,采用H_(2)SO_(4)/H_(2)O_(2)/H_(2)O溶液和HCl/H_(2)O溶液的化学清洗工艺,结合等离子体物理清洗工艺,可有效去除AlGaAs表面的氧化物、有机颗粒和杂质C,提升器件的光谱灵敏度和图像质量。

熔融碳酸盐燃料电池CeO_(2)包覆改性阴极材料研究

通过聚合物前驱体法成功制备了1种新型的MCFC阴极材料,该材料使用了CeO_(2)对传统阴极材料镍粉进行了表面包覆,X射线衍射、扫描电镜测试确证合成了CeO_(2)包覆的Ni粉末材料;空隙率测试结果显示,制备的CeO_(2)包覆的镍阴极材料的孔隙结构与普通镍阴极材料相似;另外,在温度650℃、V_(1)(CO_(2))∶V_(2)(O_(2))=2∶1气氛条件下,CeO_(2)包覆镍阴极材料在熔融碳酸盐中的溶解度比纯镍阴极材料明显降低。