Catalytic performance of nano-hybrid graphene and titanium dioxide modified cathodes fabricated with facile and green technique in microbial fuel cell

Finite resources of the world''s fossil fuel give rise to the irresistible urge to explore alternative renewable energy routes such as microbial fuel cells (MFCs). The limited productivity is one of the main obstacles for MFC scalability. In this study, a dual-chamber MFC was assembled and equipped with fabricated modified cathodes with titanium dioxide (TiO2) or hybrid graphene (HG) which mainly improved the catalytic activity of the cathode. The graphite paste (GP) bare electrode was modified by both nanomaterials using a green and facile technique. The results showed that the modified cathodes resulted in a considerable improvement for the MFC performance, i.e., the power density reaching levels of 80 mW/m2 for GP-TiO2 and 220 mW/m2 for GP-HG compared to 30 mW/m2 for GP electrode. Additionally, the modified electrodes exhibited lower charge transfer resistance (Rct) compared to the bare electrode. Therefore, these modified electrodes, fabricated by an eco-friendly method, could be used as alternatives to the precious expensive metals like Pt.     

以TG-FTIR分析煤与油棕榈空果串混烧特性

棕榈空果串(EFB)作为一种废料,如能将其回收利用作为锅炉燃料燃烧将具有极大潜力。研究利用TG-FTIR分析Adaro煤与生质料EFB在空气中混烧的特性。热重分析仪记录样品在加热过程中重量损失,而FTIR则分析其释放的气体产物。该实验针对煤与生质料以及三种不同的混烧比例,分别以煤与20%EFB,30%EFB,50%EFB在空气(21%氧气/79%氮气)的条件下进行混烧。每组实验均是以升温速率10℃/min从40 t加热到900℃。TG热重分析表明适当增加废料EFB的比例到20%对煤的燃烧特性曲线影响特性不大。FTIR分析释放的气体主要是CO_2,CO和H_2O。实验最后也使用了SEM和EDS进行残留固体分析表明其灰分主要是SiO_2等物质。     

电厂锅炉柠檬酸酸洗废水可见光降解

为了更好地处理电厂柠檬酸酸洗废水,制备了以新型光催化剂WO3-TiO_2改性TiO_2纳米管阵列为光阳极、Pt为阴极、柠檬酸酸洗废水为电解液的燃料电池体系;并研究了其在可见光下的降解效果。对直接光解、光催化降解、光催化燃料电池降解三种方法降解效果进行了比较;并通过控制通气与pH,讨论了光催化燃料电池降解的影响因素。结果表明在添加电解质Na_2SO_4浓度为0.2 mol/L时,电池体系的性能达到最佳,开路电压0.32 V,短路电流0.49 mA·cm~(-2),最大功率密度为0.068 m W·cm~(-2)。该条件下电池体系运转120 min对高浓度柠檬酸酸洗废水(COD=16 500 mg/L)的COD去除率达46%。     

微生物电池技术研究

微生物燃料电池具有原料广泛、反应条件温和、清洁高效等优点。简述了MFC的原理、分类,对微生物燃料电池（MFC）产电影响因素进行了阐述,分析了MFC技术的用途,最后归纳了MFC技术的研究发展方向。     

燃料电池-燃气轮机混合动力系统的燃烧与系统性能分析

对熔融碳酸盐燃料电池/燃气轮机（Molten Carbonate Fuel Cell/Micro-Gas Turbine, MCFC/MGT）混合动力系统中催化燃烧室(Catalytic Combustion Burner, CCB)的反应特性及影响因素进行了分析,并基于燃气轮机的设计方法进行了混合动力系统的设计.在对催化燃烧室的数值模拟中采用了塞子流模型及CH4在催化剂Pt上的详细反应机理,在实验中对3种不同催化剂的反应特性进行了分析.混合动力系统设计中,以燃料电池的温度为限制条件,采用基于现有燃气轮机对燃料电池进行匹配的设计方法,确定了混合动力系统的设计点参数.分析结果表明,所建立催化燃烧室模型可以反映燃烧室的特性,以钙钛矿和金属氧化物为助剂的催化剂活性要比贵金属的差,基于燃气轮机设计的混合动力系统虽然效率低但更具有实际意义.     

喷气燃料馏程测量不确定度的评估

介绍了3号喷气燃料馏程测定过程中检测结果不确定度的评估方法。从测量程序各步骤评定了不确定度的各项来源,对馏程测定过程中的主要不确定度分量进行了合理评估,推算了3号喷气燃料标准要求各回收温度测量不确定度以及回收体积、残留量等不确定度,得出了3号喷气燃料检测结果的合成不确定度。     

基于能耗的带时间窗车辆路径问题建模与仿真

基于节能环保的新视角,研究了以总油耗最小为目标的萨时间窗车辆路径问题,建立了基于油耗的数学规划模型,提出了随机变邻域禁忌搜索算法.该算法选用自适应并行算法构造初始解,采用了随机变邻域搜索和重起策略.最后,对具有不同目标的带时间窗车辆路径问题进行了数值仿真,并对客户规模、等待期油耗率和时间窗的变化进行了性能分析.仿真结果表明,基于总油耗的路线安排比传统的以总运行距离或总运行时间最小为目标的路线安排具有更好的节油潜力,也更能减少对环境的污染.     

基于ARM的汽车用甲醇/汽油双燃料控制器设计

提出了一种基于嵌入式ARM(advanced RISC machines,高级精简指令集机器)处理器的汽车用甲醇/汽油双燃料控制器设计方案.此控制器安装于汽车电控单元(ECU)与发动机之间,与ECU实现互动,通过安装在汽车发动机不同部位上的各种传感器采集发动机的各种工作参数,采用燃油喷射控制修正技术,依据甲醇与汽油的热值差异及替代关系修正喷油脉宽,实现双燃料控制.     

燃烧加热污染空气对超燃冲压发动机性能影响研究

针对燃烧加热地面试验设备存在的工质污染问题,采用数值模拟方法研究了燃烧加热污染空气对氢燃料超燃冲压发动机性能的影响。以飞行马赫数Ma=6.5,当量油气比ER=0.6为计算基准状态,分别对纯净空气和污染空气来流下氢燃料超燃冲压发动机的整机流场和性能进行了对比计算分析。燃烧化学反应模拟采用了改进的H₂/O₂七组分八方程模型,湍流模型为标准的 k-ε模型,并采用直连式燃烧室试验数据进行了数值方法的验证。研究结果表明:(1)相对于纯净空气来流,污染空气来流下的超燃冲压发动机推力和比冲均有所下降。(2)采用酒精燃烧加热器的前提下,来流参数匹配静温、静压、马赫数时,发动机性能与纯净空气来流下的结果最为接近,而匹配总温、总压、马赫数时相差最大。(3)来流参数匹配总焓、静压、马赫数的前提下,采用氢燃烧加热器时发动机性能与纯净空气来流下的结果最为接近,而采用甲烷燃烧加热器时相差最大。      

汽车油箱流-固耦合模态及对外辐射噪声的仿真分析

以某款SUV车用油箱为研究对象,采用流-固耦合有限元和边界元分析方法,在Virtual.Lab仿真平台上分别对油箱的干模态、湿模态以及装满燃油时的流-固耦合模态进行仿真计算,得到3种情况下的油箱模态频率变化规律,并给油箱施加一定频率范围的激励力,研究其对外辐射噪声水平。结果表明,油箱干模态和湿模态的频率相差不大,而装入燃油后油箱的耦合模态频率大幅降低,油箱对外辐射噪声的高频成分得到很大衰减,但低频噪声成分有所增加。