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  • 2021年第2期文章目次
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    • >材料研究
    • 燃料中水蒸气对(Ba0.2Sr0.8)0.9Ni0.07Fe0.63Mo0.3O3-δ钙钛矿阳极材料结构和性能的影响

      2021(2):81-88.

      摘要 (148) HTML (0) PDF 1.66 M (302) 评论 (0) 收藏

      摘要:原位溶出技术在制备固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极纳米催化剂具有十分广阔的前景,同时也吸引了很多研究者的注意.在800 ℃和氢气气氛下还原 (Ba0.2Sr0.8)0.9Ni0.07Fe0.63Mo0.3O3-δ(BSNFM)制备出NiFe合金纳米颗粒均匀包覆陶瓷阳极的SOFC阳极材料,同时研究了材料在不同湿氢和干氢气氛下材料的结构、形貌及电化学性能.结果表明:在800 ℃干燥氢气气氛下阳极材料转变为K2NiF4结构,而在相同温度湿润氢气氛下结构没有明显变化;虽然(Ba0.2Sr0.8)0.9Ni0.07Fe0.63Mo0.3O3-δ阳极材料在干氢气氛下的电导率较低、极化阻抗较大、单电池的总阻抗也较大,然而在干氢气氛下却表现出了比湿润氢气气氛下更优异的电化学性能,如在干氢气氛下800,750和700 ℃时的功率密度分别达到了904,683和450 mW/cm2,而在湿氢气氛下相应的的输出分别为832,620和413 mW/cm2,在不同气氛下均表现出了极好的稳定性.

    • C12A7: Yb3+/Eu3+多晶粉制备及上转换光学性能的研究

      2021(2):89-93,101.

      摘要 (57) HTML (0) PDF 2.76 M (165) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过高温固相法制备不同Yb3+和Eu3+掺杂浓度的C12A7:Yb3+/Eu3+多晶粉.利用X射线衍射、上转换荧光光谱和CIE色谱图研究了C12A7:Yb3+/Eu3+多晶粉的晶体结构和荧光性能,结果表明:在波长980 nm激光激发下,C12A7: Yb3+/Eu3+多晶粉分别于550 nm和663 nm处发射出上转换绿光和红光,它们分别来源于Eu3+离子的5D0 →7F0和5D0 →7F3跃迁.结合上转换布局机制,分析了不同Yb3+和Eu3+掺杂浓度对C12A7:Yb3+/Eu3+多晶粉光学性能的影响.分析CIE色度光谱,通过改变Yb3+和Eu3+离子掺杂浓度可以使C12A7:Yb3+/Eu3+多晶粉的发光在黄绿光区域到绿色区域间调节.

    • 原位析出法制备CoCu纳米颗粒均匀修饰PrSr(CoCu)0.2Mn0.8O4-δ陶瓷阳极材料

      2021(2):94-101.

      摘要 (110) HTML (0) PDF 1.66 M (165) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用原位析法制备出CoCu合金(CCA)纳米颗粒均匀包覆的Ruddlesden?Popper(RP)型层状钙钛矿PrSr(CoCu)0.2Mn0.8O4-δ(RP-PSCCM)材料,通过XRD和SEM两种表征方法证明该阳极的晶体结构和表面析出的颗粒情况.RP-PSCCM-CCA阳极材料的电导率、对称电池的极化阻抗及单电池的性能等测试结果表明,RP-PSCCM-CCA具有优异的催化活性.RP-PSCCM-CCA阳极材料拥有较低的活化能,在800 ℃时电导率达到0.55 S/cm,优于传统的钙钛矿阳极.在800 ?C下的H2气氛中,RP-PSCCM-CCA-GDC/LSGM/RP-PSCCM-CCA-GDC对称电池的极化阻抗达到0.125 Ω?cm2,而RP-PSCCM-CCA-GDC/LSGM/LSCF-GDC单电池的最大功率密度也达到了696 mW/cm2,远超过其他的钙钛矿阳极,特别是Cu基阳极材料.以C3H8为燃料时,单电池有着稳定的功率输出,表明RP-PSCCM-CCA是一种优异的抗积碳陶瓷阳极材料.

    • A位缺陷对(Pr0.5Sr0.5)1-xFe0.9Ru0.1O3-δ(0≤x≤0.2)阳极材料电化学性能及稳定性影响的研究

      2021(2):102-110.

      摘要 (95) HTML (0) PDF 8.29 M (207) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过燃烧法制备了不同A缺位的(Pr0.5Sr0.5)1-xFe0.9Ru0.1O3-δ(PSFRx,x=0,0.1,0.2)钙钛矿氧化物,并将其用作固体氧化燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)的阳极材料,研究其在还原气氛中的析出及材料结构演变机理,探索其电化学性能及运行稳定性.实验结果表明,在经过在800 ?C还原2 h后,所有PSFRx样品的主要相结构都由ABO3立方钙钛矿相转化为Ruddlesden-Popper(RP)层状钙钛矿相,同时在表面析出Fe-Ru合金纳米颗粒.XRD结果表明,少量的A缺位(x=0.1)可以抑制在还原过程中的杂相生成,保证了B位金属析出后A2BO4层状相的稳定性.随后,对SOFC进行的电化学性能测试,随着A缺位的增加,PSFRx的电化学输出性能随之先上升后下降,A缺位的最佳缺位比例为x=0.1.在800 ?C下,以PSFR0.1为阳极的电解质支撑单电池在加湿H2和C3H8的最大功率密度分别为0.747和0.528 W?cm2.进一步,在以C3H8为燃料气、恒电流为0.15 A/cm2条件下对PSFR0.1为阳极的单电池进行放电测试,实现了稳定的功率输出.

    • 原位构建NiFe合金纳米颗粒均匀包覆Pr0.8Sr1.2(NiFe)O4-δ阴极材料用于固体氧化物电解池直接电解CO2

      2021(2):111-117.

      摘要 (62) HTML (0) PDF 1013.49 K (229) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过固体氧化物电解池(SOEC)将CO2转化为有价值的化学物质,引起了人们的特别关注.但是,开发对CO2的具有高化学吸附性和催化活性的阴极材料仍然是一大挑战.通过原位析出法构建的NiFe纳米颗粒修饰的Pr0.8Sr1.2(NiFe)O4-δ(PSNF-NFA)固体氧化物电解池(SOEC)阴极材料用于直接CO2电解.XRD和SEM分析证明,该NiFe合金析出时会导致基体发生相变,而且析出的纳米颗粒尺寸小且分布均匀.纳米颗粒和钙钛矿氧化物基体的界面具有丰富的氧空位,增强了CO2的化学吸附和解离,显著提高了CO2电解性能.该新型的复合阴极在800 ℃的温度和1.6 V的电压下,显示出高达2.5 A/cm2的电流密度.此外,该PSNF-NFA阴极对直接CO2电解也显示出良好的稳定性和抗积碳性.

    • Fe含量对等原子比NiTi形状记忆合金微观组织、相变行为和显微硬度的影响

      2021(2):118-124.

      摘要 (92) HTML (0) PDF 1.88 M (165) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、差示扫描量热仪和显微硬度计等测试手段,研究了Fe含量对Ni50-x/2Ti50-x/2Fex(x=0.5%~3.5%)形状记忆合金微观组织、相变行为和显微硬度的影响规律.结果表明:NiTiFe三元形状记忆合金组织主要由Ni4.8Ti5Fe0.2相、Ni3Ti相和基体组成,随着Fe含量的增加,合金组织中等轴晶粒尺寸逐渐增大;合金的相变温度,随Fe含量的增加迅速下降;合金的显微硬度随Fe含量的增加而急剧增加,与Fe含量呈正相关关系,当x=3.5%时达到最大值469.91 HV.

    • 大气等离子喷涂制备SOFC连接体铜掺杂锰钴尖晶石涂层

      2021(2):125-133.

      摘要 (144) HTML (0) PDF 1.84 M (306) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了进一步提高锰钴尖晶石连接体防护涂层的高温电导率,采用大气等离子喷涂技术制备了铜质量分数占比为5.38%的锰钴尖晶石涂层.通过SEM/EDS,XRD和XPS等方法表征了涂层在不同氧化时间下的微观形貌、物相及元素价态,采用恒定电流为0.2 A的直流四电极法测量涂层的高温电导率.结果表明:氧化四周后的涂层依然保持完整,无开裂及剥落,高温氧化性能良好,在高温条件下保温使涂层与基体中的元素发生了互扩散;750 ℃下的电导率是20 S/cm,800 ℃时电导率值稳定在27 S/cm;涂层未检出含Cu尖晶石相,可能是成功掺入尖晶石的Cu元素较少.

    • 铁掺杂对于二氧化锰催化剂表面吸附机理的理论研究

      2021(2):134-138,164.

      摘要 (91) HTML (0) PDF 891.64 K (362) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了减少燃煤烟气中汞的排放,基于密度泛函理论并用第一性原理计算,研究了铁掺杂对于Hg,Cl和HgCl在MnO2催化剂表面的吸附状态.结果表明:Fe掺杂前后,Hg吸附到MnO2(110)表面均属于物理吸附作用,而C和HgCl都属于化学吸附作用;Hg,Cl和HgCl三种吸附质,均是优先吸附在MnO2催化剂的O吸附位点上.

    • 粉末冶金Fe-2Cu-xC合金的性能研究

      2021(2):139-145.

      摘要 (67) HTML (0) PDF 6.30 M (260) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用还原铁粉、雾化铁粉、电解铜粉和石墨作为原材料,用预混合法和直接机械混合法对粉末进行混合,得到Fe-2Cu-xC混合粉末后压制和烧结.同时探索了混合工艺对混合粉末性能的影响,并研究了碳含量对Fe-2Cu-xC合金材料的烧结性能和组织的影响.研究结果表明:预混合法比直接机械混合法的混合粉末压制性能更好,碳含量提高了铁铜碳合金材料的综合力学性能和烧结尺寸精度.

    • >工艺与装备
    • 冷压型煤替代入高炉焦炭的试验研究

      2021(2):146-153.

      摘要 (140) HTML (0) PDF 2.51 M (201) 评论 (0) 收藏

      摘要:以肥煤、无烟煤为原料,有机高分子化合物为粘结剂制备低温固化型煤,考察了粘结剂添加量对肥煤、无烟煤和肥煤+无烟煤型煤的冷压强度、反应性(CRI)及反应后强度(CSR)影响,同时分析了在180~900 ℃过程中型煤抗压强度及灰分的变化.结果表明:粘结剂含量增加能明显提高型煤的冷压强度和CSR,当粘结剂含量大于13%时三种型煤的冷压强度均高于1800 N,满足了储运及入炉要求,反应后强度均超过55%达到一级焦的CSR标准;肥煤型煤的CRI大于36%、无烟煤型煤CRI低于30%、肥煤+无烟煤型煤的CRI为30~32%,均符合二级焦的CRI要求;肥煤型煤在500 ℃附近软化熔融,不能加入高炉使用;粘结剂占比大于14.5%时,肥煤+无烟煤型煤的抗压强度和CSR高于无烟煤型煤,综合性能最好;三种型煤的挥发份高达10~30%,灰份始终低于12%,达到一级焦的灰份标准;无烟煤型煤的硫份低于0.6%,肥煤型煤和肥煤+无烟煤型煤的硫份在0.6~0.8%之间,满足了二级焦炭的硫分标准.

    • ZQS-X-1000型周期式磁选机在福建某高岭土矿的应用研究

      2021(2):154-158.

      摘要 (27) HTML (0) PDF 1.08 M (161) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对现有磁选设备分选高岭土除铁效果不好、处理量小、容易堵塞的现状,开发了ZQS-X-1000新型磁选机,该机具有磁场强度高、磁场分布均匀,采用独特的组合磁介质,配合高压水、高压气进行卸矿的特性.工业试验结果表明,该机具有处理量大、生产效率高、生产指标良好及长期运行平稳的特点.应用该机处理福建某含Fe2O3为0.55%和烧成白度75.2的高岭土原料,在给矿时添加六偏磷酸钠0.4%、矿浆浓度17.5%、给矿量25 m3/h的条件下,经一次磁选可以取得产率84.15%,含Fe2O3品位0.29%,烧成白度88.7的优质高岭土产品.

    • 光电智能抛废技术在低品位铅锌矿的试验研究

      2021(2):159-164.

      摘要 (25) HTML (0) PDF 1.03 M (184) 评论 (0) 收藏

      摘要:为降低矿山尾砂产率,提高选矿整体经济效益,盘龙铅锌矿引进光电智能抛废分选机,对低品位铅锌矿石进行了预选抛废小型、扩大和工业试验研究.小型试验对+30~-75 mm 粒级进行了抛废率试验,确定合理的抛废率为45%,此时铅、锌回收率分别为98.10%和94.77%;对不同粒级进行扩大试验,确定理想的分选粒级为10~75 mm,作业抛废率为45.95%时铅、锌回收率分别为97.68%和94.80%;对+15~-60 mm粒级进行了工业试验,取得20个班综合指标分别为作业抛废率41.20%、尾矿含铅锌为0.04%和0.21%、铅锌损失率为1.82%和2.56%,精矿含铅锌1.37%和5.82%,铅锌回收率分别为98.08%和97.44%.试验表明,光电智能抛废技术对盘龙铅锌矿低品位铅锌矿石分选抛废效果较好,可降低入磨矿石量,提高入选矿石品位,降低磨浮能耗,同时减少尾矿产率,缓解尾矿库库容压力,具有较好的技术、经济和环保效果,为实现“无尾矿山”创造了有利条件.

    • >综合评述
    • 固态电解质的理论计算与实验研究进展述评

      2021(2):165-177,190.

      摘要 (248) HTML (0) PDF 1.36 M (739) 评论 (0) 收藏

      摘要:固态电解质是固态电池的核心材料,而当前应用的固态电解质可以分为聚合物、氧化物和硫化物三种体系.在固态电解质的理论计算中,它的研究对象主要是无机固态电解质材料,也就是氧化物固态电解质和硫化物固态电解质.阐述了氧化物和硫化物固态电解质在理论计算和实验研究方面的进展,以期加深对固态电解质传输机理的认识,为开发和设计新型的固态电解质提供思路和参考.最后,对第一性原理计算在开发新型固态电解质方面的应用提出了展望.

    • 模拟月壤原位增材制造技术研究进展

      2021(2):178-185.

      摘要 (636) HTML (0) PDF 1.29 M (705) 评论 (0) 收藏

      摘要:增材制造技术又称3D打印技术,它可以实现对复杂结构器件的制造,从而使其在建筑、机械加工等应用领域有一定潜力.随着人类对宇宙探索欲望愈演愈烈,各国都决定将月球作为“跳板”,采用月球上丰富的月壤资源利用3D打印技术进行小型零件或大型建筑物的原位制造,以此逐步开展宇宙探索计划.目前,科研工作者们已成功配置出多种模拟月壤,其与真实月壤的成分组成、粒径分布等性质都很相似.并且利用D-shape、微挤出式墨水3D打印、激光增材制造、数字光固化等增材制造工艺已成功将模拟月壤原料打印成型.其中,采用数字光固化增材制造技术打印并经过脱脂烧结后得到的模拟月壤结构件的抗压强度及弯曲强度分别可达到428.1 MPa和129.5 MPa,验证了增材制造技术在未来行星上进行原位制造的可行性.本文意在为月球等宇宙天体的原位制造技术研究提供一定的参考.

    • 铝型材污泥综合利用新进展

      2021(2):186-190.

      摘要 (72) HTML (0) PDF 736.18 K (270) 评论 (0) 收藏

      摘要:综述了铝型材污泥综合利用新进展.着重介绍了以铝型材污泥为原料用于生产高附加值的化工产品,同时对生产方法进行了对比,分析其优势.为铝型材厂工业污泥的综合利用提供参考,也对其它行业固体废弃物的综合利用有一定的借鉴作用.

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