硅氧碳氮新型硅负极材料的制备及其电化学性能

以3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)与甲醛为原料通过烷氧基水解和席夫碱反应生成前驱体,高温热解制备硅氧碳氮(SiOCN)复合负极材料。比较研究了商用的电解液添加剂氟代碳酸乙烯酯(FEC)和自制的有机氟硅电解液添加剂(MFSM2)在SiOCN电池中的电化学性能。与使用基础电解液相比,在使用MFSM2和FEC后电池可逆容量从614.6 m A·h/g分别提高至899.9 m A·h/g和886.9 m A·h/g,库仑效率从58.3%分别提高至62.2%和62.8%。循环伏安、电化学阻抗谱、扫描电子显微镜等分析结果表明,加入添加剂后在SiOCN电极表面反应形成稳定均匀致密的固体电解质界面膜,减小了界面阻抗,提高了离子传输速率,从而提高了SiOCN电池的电化学性能。

新型硅氧碳氮负极材料合成及可控化学预锂化

以3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)与戊二醛(GA)为原料,通过水解和醛胺缩合反应生成前驱体,再高温热解制备碳氮氧化硅(SiOCN)负极材料。采用联苯锂(Li-BP)为锂化剂,2-甲基四氢呋喃(2-MeTHF)为还原溶剂的化学预锂化方法提高SiOCN负极极片的首次库仑效率。通过调控锂化试剂的反应时间很容易控制极片的预锂化程度。化学预锂化在电极表面优先形成固体电解质界面膜,在1mol/L锂化试剂浸渍30s,SiOCN/Li半电池首次库仑效率由73.6%提高到90.4%,循环稳定性与原始极片相当,1 A/g电流密度下的充电比容量为604 mA·h/g,195圈充放电循环容量保持率为98.5%。与NCM811正极匹配全电池,电池的首次效率从46.3%提高到78.6%。预锂化处理的SiOCN负极材料具有高首次库仑效率、高容量和长循环稳定性,在高能量密度锂电池中具有很好的应用前景。

井下流体抽注强制对流作用下超长重力热管地热系统取热强化增产研究

采用超长重力热管开采深部地热资源能够有效避免增强型地热系统存在的工质损耗、结垢腐蚀以及地下连通困难等问题,但重力热管地热系统取热速率受限于热储的低导热率。提出一种井下流体抽注强制对流换热方案,对井下热管与热储之间流体流动传热过程进行数值模拟,获取了流场和温度场的变化规律,对比了井下流体静止和流动情况的采热性能,分析了不同质量流量、抽注时间比、周期时长对采热性能的影响。结果表明:井内抽注流动可以显著增强热管系统的采热性能,增大抽注流量能够提高采热率;慢抽快注的方式对采热率有明显的提升效果,抽注时间比越大采热性能越好;采热总时长不变,抽注周期时长越大对采热性能提升效果越明显。

反应温度和水饱和度对多孔介质中二氧化碳水合物形成的影响

利用水合物封存二氧化碳是一种极具工业应用前景的清洁高效碳捕集、利用与封存新技术。为了研究二氧化碳水合物在多孔介质中的动力学反应过程,设置3组多孔介质体系下的二氧化碳水合物相平衡实验来确定进气压力条件,再设置16组工况开展二氧化碳水合物形成动力学实验,分析20%~50%的初始水饱和度、1~7℃的反应温度对天然沉积砂中水合物反应过程的影响,分析影响多孔介质体系最终耗气量和耗气速率的关键因素。结果表明,多孔介质体系最终储气量取决于初始水饱和度和反应温度,并与初始水饱和度近似呈线性关系,在高初始水饱和度和低反应温度的天然砂体系中,二氧化碳水合物生成反应初始阶段具有更高的耗气速率。

可持续发展与碳排放脱钩模型构建与应用

【目的】本文旨在构建测算可持续发展与碳排放脱钩关系的分析方法,为评价可持续发展目标与碳排放脱钩关系提供工具支撑,帮助决策者找出可持续发展行动的减碳短板,为推进可持续发展与碳排放全面脱钩提供科学依据。【方法】基于“气候变化严重威胁人类的生存和可持续发展”的科学论断,借鉴Tapio脱钩模型建设机理和分类标准,结合联合国SDGs目标,采用“可持续发展指标增长率”与“碳排放增长率”之间的弹性变化关系度量两者脱钩关系的方法构建了可持续发展与碳排放脱钩模型(SDCEM),运用SDCEM对中国30个省份2006—2021年可持续发展综合水平、4个可持续发展指标的碳排放脱钩状态进行了计算和分析。【结果】①从SDCEM脱钩综合指数看,中国可持续发展水平正朝着与碳排放脱钩的方向演进,2006—2021年,呈“弱脱钩”状态的省份数量由8个增长到14个,“扩张性连接”状态的省份数量由5个增加到11个,“扩张性负脱钩”状态的省份数量由13个下降到4个;②可持续发展水平与碳排放脱钩状态存在较大省际差异,脱钩进程不一,东北、华北、华中、西南地区的脱钩状态相对较好,2021年这些地区大部分省份已经处于“弱脱钩”状态;中南、华东和西北地区的脱钩状态相对较差,2021年大部分省份仍然处于“扩张连接”状态;③2021年中国30个省份中有12个省份可持续发展水平与碳排放脱钩状态低于经济增长与碳排放脱钩状态,主要原因在于非经济要素与碳排放脱钩状态差。【结论】①SDCEM模型适用于度量可持续发展与碳排放的脱钩关系,具有较高的灵敏度,显著性和政策效果映射性;②非经济要素对碳排放增速的影响正变得越来越重要,生态文明建设对推进可持续发展与碳排放脱钩具有显著成效,建议未来加强对可持续发展目标中的非经济要素脱碳管理,协同实现可持续发展与“双碳”战略目标。