储能技术学科建设及本科生培养探索

储能系统在新型能源电力系统中占据重要位置,能够为推动能源绿色低碳转型提供关键装备基础,是实现“双碳”目标的有效途径。文章首先梳理了国家层面对储能行业的相关政策,明确了储能技术的发展目标和方向。针对储能技术领域专业人才的急剧短缺,详细阐述了储能技术学科及“储能科学与工程”本科专业的建设现状。山东科技大学储能技术学院在全国高校中率先成立了“储能技术学院”,服务国家能源战略。针对该专业涉及多学科并深度交叉的难题,结合储能技术学科建设情况,对储能人才培养模式展开讨论,并制定了“储能科学与工程”本科专业的课程体系。

新形势下大学生积极心理品质培养策略研究

新形势下,大学生面临着日益复杂的社会环境和竞争压力,研究大学生积极心理品质培养策略旨在帮助他们树立正确的人生观、价值观,培养积极向上的心态,提高应对困难和挫折的能力,促进其全面发展。通过调研相关领域的文献资料,问卷调查探索大学生对于积极心理品质的认知情况,深入分析当前形势下大学生积极心理品质的培养工作存在的问题,评估不同培养策略的效果,进行专家访谈获取建议和意见,依托积极心理学和社会认知理论为指导,形成学生、学校、家庭及社会“四位一体”的工作体系,推动大学生积极心理品质的培养。结果表明大学生积极心理品质的培养是一个长期过程,需要全社会共同努力,采用多种策略相结合的方式,注重因材施教,积极心理品质培养对大学生成长和发展具有重要的社会意义,能够促进大学生自我认知、情绪调节、社交能力等方面的提升,有效提高大学生的心理健康水平。

浮式氢能储运过程中FLH2通道管外降膜流动的海上适应性强化机理

随着海上风电和天然气制氢技术的发展,以氢能作为媒介的深海能源互联互通体系正不断完善。液态氢储运是实现海上氢能大规模运输和利用的有效方法,揭示海况条件下降膜流动机理是实现浮式氢能高效储运的关键。本文基于高速摄像系统和晃荡平台系统,同时基于耦合的VOF和Level Set两相流模型和动网格技术,采用浮式微观可视化实验和数值模拟相结合的方法,研究氢能储运过程中FLH_(2)(浮式氢气液化装置)换热通道管外降膜流动的海上适应性强化机理。研究结果表明,与常规光圆管、螺纹波管和方波管相比,波纹管管外降膜流动的液膜均匀性较好。在海况下波纹管间降膜流动流型稳定,并且均未出现管壁表面干涸的现象,因此在浮式氢气液化装置FLH2中推荐采用波纹管以强化其海上适应性。基于可视化实验和数值模拟结果,得到了降膜流动的流型演化规律,并拟合了波纹管外降膜流动的液膜厚度计算关联式。

海水中的污染物对逆电渗析电堆性能的影响

海水淡化装置排出的浓缩卤水会造成盐差能的浪费,逆电渗析电堆可以有效回收这种盐差能,并直接转换为电能。但是以海水和浓缩卤水为工作溶液的电堆性能易受工作溶液中不溶性物质的影响。为揭示这种影响规律,对逆电渗析电堆进行了定期的污染物附着实验研究。首先定期测试逆电渗析电堆的输出性能,获得了电堆性能衰减的规律;进而采用扫描电镜和能谱分析仪对离子交换膜和隔垫上的污染物种类进行分析,探究各附着物引起电堆性能下降的原因。结果表明:运行初期(0~20 d),电堆的开路电压、最大功率密度、能量转换效率,以及内阻变化速度快;运行后期(20~45 d),浓缩卤水侧的压降增速较快。本研究可为逆电渗析电堆的清洗策略提供一定的理论支持。

水滑石基苯酚选择性吸附材料的制备及再生研究

目前,水资源短缺和污染已经成为制约世界各国经济发展的重要因素。因此,工业废水治理及再生利用就成为各国研究的热点。其中,含酚废水是当今世界上危害大、污染范围广的工业废水之一,也是环境中水污染的重要来源。利用改性β-环糊精(CMCD)插层到水滑石(LDHs)层间制备出CMCD/LDHs复合材料实现其对废水中苯酚的选择性吸附,揭示了LDHs不同的金属元素组成、比例以及溶液pH值对苯酚及硝基苯吸附的影响规律,获得了对苯酚选择性吸附最优的Mg 2Al-CMCD LDH复合材料,并探讨了Mg 2Al-CMCD LDH对苯酚与硝基苯吸附的等温吸附过程、动力学过程和再生循环能力。结果表明Mg 2Al-CMCD LDH对苯酚具有显著的选择性吸附性能,当pH为6时,对苯酚的最大选择性吸附量为6.27 mg/g,而对干扰物硝基苯、苯胺及苯甲酸的吸附量分别为1.80、1.57、2.27 mg/g;吸附过程符合Freundlich等温吸附和二级吸附动力学;具有优异的循环再生能力,循环吸附5次后,吸附效率仍保持在85%以上。为废水中苯酚类物质选择性吸附材料的设计与制备提供了新的思路和途径。

计及灵活性与可靠性的综合能源系统优化调度

高比例可再生能源不断并网使得系统的不确定性问题日益突出,对系统的供能能力和响应能力均提出了更高的要求。为满足系统高灵活性与高可靠性的需求,充分挖掘电-气-热多种能源间的耦合和互补协调的能力,提出了一种考虑运行灵活性与供能可靠性约束的综合能源系统优化调度模型,在明晰灵活性和可靠性两者概念内涵的基础上,提出了提升灵活性与可靠性的相互影响机理。据此,文中分别推导了运行灵活性与可靠性的评价指标,并定义了表征二者相互影响关系的协调指标。在此基础上,采用成本效益分析法和等响应风险方法构建了计及运行灵活性与供能可靠性协调效应的综合能源系统优化调度模型,并采用增量线性化方法对模型中的非线性项进行了处理,进而通过混合整数线性规划法直接求解。最后,以改进的电-气-热IES 24-20-16系统和电-气-热IES 118-20-16系统为例,验证了所提模型和方法的可行性。

海上多孔介质通道内氢气换热与正仲氢转化的耦合特性

在我国“碳达峰、碳中和”的战略目标下,风电和化石能源制氢技术正不断发展,利用海上风电资源或天然气制备氢气,并通过储运技术送到氢能源市场,为解决海上风电并网和消纳的难题、促进深海天然气资源的低碳发展提供了可行的思路,因此研究应用于浮式氢气液化工艺系统的绕管式换热器海上适应性具有重要意义。本文基于多自由度的晃荡平台,搭建了浮式多孔介质通道内压降测试实验装置;基于多孔介质模型、正-仲氢转化和氢流动换热理论模型,建立了多孔介质通道内耦合正-仲氢转化的流动换热数值模型。通过实验与数值模拟相结合的方法,分析海况和水平条件下多孔介质换热通道的性能变化。研究结果表明,填充催化剂的绕管式换热器多孔介质通道内压降明显,温降不明显,管内仲氢含量增加;随着氢气流量的增加,传热系数逐渐增大,而出口仲氢的含量逐渐降低;海况对海上多孔介质换热通道的压降和传热特性影响较小。

铌掺杂提高钨酸盐氧化锆固体酸催化剂表面酸性制备5-羟甲基糠醛

作为生物质资源和工业应用之间的重要桥梁,5-羟甲基糠醛(5-HMF)显示出绿色发展的潜能.但是生物质材料在绿色溶剂中转.化为5-HMF的表现仍然受限.本文报道了一种制备高效固体酸催化剂NbOr/WOy-ZrO_(2)以提高果糖转化率的方法.铌盐的引入导致铌氧化物的生成,提高了WOy-ZrO_(2)载体表面的酸性位点并且调整了布朗斯台德酸与路易斯酸的比例.随着NbOx/WOy-ZrO_(2)催化剂酸性的提高以及酸性中心的增加,果糖在水中的最高转化率达到99%.与此同时,5-HMF的产率和选择性在180°C,30分钟的条件下分别提高到50.1%和50.7%.本文提出的NbOr/WOy-ZrO_(2)催化剂策略为设计高效固体酸催化剂催化水中5-HMF的生成提供了-种新思路.

CoO_(x)@SiO_(y)催化剂高选择性催化糠醛加氢制备糠醇

糠醇作为重要的化工原料可以通过来源广泛的生物质平台化合物糠醛的选择性加氢来制备,然而催化转化过程中糠醛转化率不高和糠醇选择性低制约了该项技术的推广应用。采用共沉淀法和还原处理成功制备了花状的CoO_(x)@SiO_(y)催化剂,通过增加表面的氧空位促进糠醛分子的吸附活化。催化剂中CoO_(x)作为Lewis酸位点促进异丙醇中羟基H向羰基转移,有利于糠醇的生成。因此与未经过还原处理的Co_(3)O_(4)@SiO_(y)相比,CoO_(x)@SiO_(y)催化剂具有更高的糠醛转化率和糠醇选择性,在反应温度160℃,N_(2)加压2 MPa,以异丙醇作为氢供体,反应4 h后,能够实现糠醛几乎完全转化(转化率高达99.99%),糠醇选择性达到84.91%,为糠醛催化加氢生成糠醇提供了经济可行的发展方向。

BN作用于MOF电解质界面的改性修饰

固态电解质与锂电池正/负电极的界面相容性差是导致全固态电池性能不佳的关键问题之一。为了改善固态电解质的界面性能,制备了氮化硼(BN)表面修饰的金属有机框架(metal organic framework,MOF)复合固态电解质,组装扣式电池,进行组织和性能分析。研究结果表明,得到的BN-MOF复合固态电解质的表面形貌较为平整,颗粒分布均匀;在0.025 mA·cm^(-2)的电流密度下能稳定循环超过400 h,室温下表现出了1×10^(-3) S·cm^(-1)的高离子电导率,较大的锂离子迁移数(0.59),较高的电化学窗口(5.24 V),Li|BN-MOF|LiFePO 4电池在0.2 C的倍率下循环60次后,仍能达到160 mA·h·g^(-1)的较高放电比容量。

非金属掺杂g-C_(3)N_(4)光催化的研究进展

近年来,石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))材料作为光催化剂受到了科研工作者们的广泛关注。未改性的氮化碳具有一定的可见光吸收性能,热稳定性好、合成工艺简单,但存在导电性较差、光生载流子再复合速率高、比表面积小等问题亟待解决。对其进行非金属掺杂是一种重要的材料改性策略,广泛应用于石墨相氮化碳材料的结构调控及催化性能提升。从非金属掺杂角度出发,以元素掺杂种类、数量作为分类标准,对近年来非金属掺杂石墨相氮化碳的研究成果进行了综述,总结了其在光催化方向应用的研究进展,并对其未来发展进行了展望。

面向“两性一度”标准的工科专业课程教学改革——以现代控制理论课程为例

“金课”建设是提升人才培养水平和教育质量的重要手段。文章基于“两性一度”标准对工科专业课程教学改革进行研究,具体以现代控制理论课程为例,从课程特点和教学现状分析出发,并在课程教学目标、教学内容、教学方法、课程评价方式等多方面给出改革措施,以期将现代控制理论课程打造成为自动化类专业“金课”,提高自动化类专业人才培养质量。

自支撑电极电解水制氢应用研究进展

氢能是一种清洁、环保的可再生资源,以其具有较高的燃烧热值和燃烧产物为水等特点而成为取代传统化石燃料的最佳选择,采用绿色清洁的电解水制取氢气成为科研人员关注热点。传统碱性电解水技术中催化剂层多以催化剂浆液滴涂并与粘合剂粘连在电极表面,对三相界面的扩散造成一定的影响,然而,自支撑导电基底可以避免上述问题,活性层与导电基底无缝接触实现了快速的电荷转移,从而提供了高活性电解水催化剂的集成式合成策略。从工业级大电流水电解三相反应界面构筑角度出发,归纳了近年来制备自支撑纳米催化材料的研究进展,并探讨了自支撑纳米催化剂在电解水领域的应用,并对未来制备自支撑电解水催化剂的集成化与工业化进行了展望。

胶体金试纸条检测沙门氏菌综合实验

为提高学生的综合实验能力和科研素养,设计了胶体金试纸条检测沙门氏菌综合性实验。首先组装试纸条并在检测线和质控线上喷涂沙门氏菌抗体和二抗构建试纸条检测平台,同时在纳米金表面修饰沙门氏菌抗体构建探针。检测时探针与沙门氏菌结合形成复合物,在试纸条上层析被检测线上的抗体捕获,产生颜色条带,通过裸眼观察实现定性检测,检测限为1×10~6 CFU/mL,通过手机拍照并用Image-J软件分析灰度值进行半定量分析。该方法简便快速、成本低廉、用户友好。实验内容丰富,具有较强的综合性,且密切联系学术前沿和社会热点问题,有助于培养复合型人才。

基于CNN的配电网快速重构方法

针对现有配电网重构算法求解速度慢的问题,提出基于卷积神经网络(CNN)的配电网快速重构方法。首先,搭建基于配电网环路结构的多分支CNN模型,减少建模过程对配电网具体结构的依赖;其次,利用混合训练方法训练CNN模型,使模型具备对不同负载模式的配网进行快速重构的能力;最后,以IEEE33节点测试系统为例,验证所提方法的有效性。

过渡金属氟化物改善2NaBH_(4)+MgH_(2)储氢体系的放氢热力学性能

通过机械球磨法制备了2NaBH_(4)+MgH_(2)和2NaBH_(4)+MgH_(2)+0.1MF_(x)(M=Ni,Ti,Zr;x=2,3,4)储氢复合材料。分别通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X射线衍射(XRD)分析了复合材料的形貌、元素分布和晶体结构。另外,通过差示扫描量热法(DSC)和程序升温脱附(TPD)测试了材料的放氢热力学性质。结果表明,通过添加NiF_(2),TiF_(3)和ZrF_(4),分别将2NaBH_(4)+MgH_(2)的第一个放氢峰温降低了8.9,35.7℃和54.5℃。此外,放氢过程中出现的NaMgF_(3)相改变了第一个放氢过程的反应路径,并且改变了2NaBH_(4)+MgH_(2)的第二次放氢过程,使得第二个脱氢过程的峰温分别降低了18.0,31.1℃和34.1℃。添加NiF_(2),TiF_(3)和ZrF_(4)使2NaBH_(4)+MgH_(2)的放氢比例分别达到91.7%,91.9%和98.7%。其中ZrF_(4)对2NaBH_(4)+MgH_(2)的整个放氢过程显示出了最好的效果。因此,2NaBH_(4)+MgH_(2)+0.1ZrF_(4)可以作为燃料电池供氢系统的潜在应用体系。

磷掺杂镍铁氮碳材料的制备及其锌空气电池应用研究

以氯化亚铁、2-(三苯基膦)溴化镍(TMP)为金属源,以甲酰胺中的氮原子、2-(三苯基膦)溴化镍中的磷原子为杂原子掺杂源,采用水热及后续高温焙烧的方法,合成了磷掺杂镍铁氮碳材料(P-NiFe-NC),构建了相比无磷掺杂的镍铁氮碳(NiFe-NC)更高活性的多孔磷掺杂镍铁氮碳材料。所制备的P-NiFe-NC材料表现出较高的氧气还原反应(ORR)活性,如在碱性介质中ORR半波电位高达0.868 V。此外,该材料组装的锌空气电池具有出色的比功率密度和优秀的循环稳定性。

基于时间干涉的小鼠运动行为调控研究

时间干涉(TI)作为一种新的神经调控技术可以应用于非侵入性深部脑刺激。为了验证它在动物运动行为调控中的有效性,本文使用TI方法将包络电场聚焦到小鼠脑深部的丘脑腹后外侧核(VPL)调控左、右转运动行为。通过有限元方法分析TI在小鼠VPL的聚焦性,利用数值计算获得聚焦面积和体积,采用刺激器产生TI电流对小鼠VPL进行刺激,验证TI刺激方法的有效性,进一步通过c-Fos免疫荧光实验确定聚焦位置的准确性。结果表明,通过调整电极位置,当刺激电流达到800μA时,TI刺激产生的电场能够聚焦到VPL核团;小鼠能够根据刺激位置进行相应的左、右转;刺激后VPL核团c-Fos阳性细胞标记明显增加。本研究证实了TI在动物运动行为调控中的可行性,为动物机器人提供了一种对脑组织无创的刺激方法。

海上氢气液化系统(FLH2)浮式装置的教学实验设计

氢是推动海上水、风、光、电资源清洁高效利用的理想媒介,构建深海氢能产业体系对保障能源的供应安全、实现“双碳”目标、促进能源领域企业转型升级具有重要意义。为了开展氢能等海上新能源的实验教学活动,加深学生对机械设计基础(含课程设计)、流体力学(含实验)、氢能及新型能源动力系统、氢能存储与利用等专业课程内容的掌握,该文设计了应用于海上氢气液化系统(liquid hydrogen floating production storage and offloading unit,FLH2)的浮式多孔介质通道内外流动实验装置,包括浮式通道内多孔介质流动阻力测试实验装置与浮式通道外降膜流动测试实验装置两个部分。该装置具有较好的实验教学效果,可提升学生的工程实践能力和研究海洋能源高效利用领域的创新能力,拓展学生在深海氢能储运方面的知识储备。

基于线上线下混合式教学的国际学生“中国概况”课程改革探索

线上线下混合式教学已成为国际学生教育教学的新趋势。本文拟从国际学生“中国概况”课程改革的重要意义入手,依据课程教学改革理念,从教学内容设计、教学方法设计、课堂活动设计以及课程评价设计等方面,探讨基于线上线下混合式教学的课程设计,并分析存在的困难,提出建议,以期提升教学效果,提高人才培养质量。