质子交换膜燃料电池建模与稳态分析

对质子交换膜燃料电池（PEMFC）电堆进行电输出特性研究，有助于改善燃料电池的设计，提高其性能。通过所建立的电堆参数模型，就能够研究主要运行参变量对电堆输出性能和电堆非线性内阻产生的影响。仿真和测试结果表明此参数模型是可操作和有效的，并可方便的用于PEMFC控制方法研究。     

膜生物反应器膜污染影响因素的分析

膜污染问题限制了膜生物反应器(MBR)在污水处理领域的广泛应用，其机理尚未完全清楚，综合分析了近年来关于膜污染机理及模型表征、影响因素的研究成果，通过模拟实验发现胞外聚合物(EPS)，溶解性微生物产物(SMP)在膜污染中发挥了重要作用。     

浸没式MBR处理洗浴废水

以规模3 m^3/d浸没式MBR中试设备进行了洗浴废水处理效果的实验研究.原水COD为53.5～341.0 mg/L, NH4-N为7.2～39.1 mg/L,LAS为1.2～5.8 mg/L,浊度为13～152 ntu;经膜生物反应器的处理后出水COD为8.2～23.5 mg/L,去除率为90.9%, NH4-N为0.2～13.5 mg/L,去除率为71.0%,LAS为0～0.2 mg/L,去除率在90%以上, 浊度为1～7 ntu,去除率92%.说明膜生物反应器处理洗浴废水能够取得良好的效果,尤其是进水有机物质量浓度变化较大的情况下,仍然保持好的去除效果.     

基于界面相互干扰能分析法的二乙醇胺水溶液自发浸润聚偏氟乙烯疏水微孔膜的机理研究

通过van Oss范德华表面张力拟合法,拟合出了聚偏氟乙烯（PVDF）疏水微孔膜和润湿PVDF膜的各界面张力,证实了表面活性剂的吸附入侵机理同样适用于二乙醇胺（DEA）溶液浸润PVDF膜。通过吸附实验和HyperChem软件的分子优化推算出了DEA分子在固液界面的相互干扰能,利用Hamaker算法计算了DEA分子与PVDF膜的相互干扰能。结合DEA分子的固液、固气相互干扰能和Starov界面吸附常数方程,定量计算出了DEA分子在PVDF膜上的固气界面吸附常数几乎为0,即DEA分子在自发浸润过程中吸附在固气表面的可能性极小,从而证实了DEA溶液缓慢浸润PVDF疏水微孔膜的机理是由于固液界面吸附导致固液界面张力下降而引起的液气界面附加压力反向。从相互干扰能的角度研究了润湿现象,并基于所得机理提出了抵抗润湿的方法。     

低温工况下燃料电池性能衰减及策略优化

利用极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)、循环伏安(CV)及分区测试技术等表征手段,从不同角度对质子交换膜燃料电池(PEMFC)在低温(0℃)存储和启动工况下的性能衰减进行研究.结果表明:停机过程无气体吹扫的情况下,冻结/解冻循环导致PEMFC极化阻抗增加,电流密度衰减,催化剂电化学活性面积(ECSA)减少,以及分区电流密度分布均匀性下降,直接影响了PEMFC耐久性;基于优化的二次吹扫策略,可在更少吹扫气体用量下,增强吹扫除水效果;通过水浴加热辅助,在340s内成功实现单电池-30℃低温冷启动.     

大尺寸亲水结构序列嵌段离聚物的结构及性能

以双酚芴、4,4’-二氯二苯砜、联苯双酚型二氮杂萘酮、二氟二苯酮磺酸钠为原料,采用"二锅二步"法制备了一系列具有不同尺寸亲水结构的芴-联苯双酚型氮杂萘酮-两亲序列嵌段聚芳醚砜酮离聚物质子交换膜材料.对合成的质子交换膜材料结构和性能的研究表明:该系列新型离聚物的结构可控;离聚物膜具有明显的微相分离结构,憎水相以小的分离的连续相包裹在亲水连续相中,且随着亲水链段尺寸的增大,其亲水区域的尺寸增大,呈现明显的吸水溶胀状态,形成了大的质子交换通道;该系列膜具有良好的热稳定性,合适的吸水率和溶胀率,良好的质子传导率、力学性能以及高温水解稳定性;随着大尺寸亲水链段尺寸的增加,膜的吸醇率增加,抗氧化性能降低;该系列膜的质子传导率随着温度的升高而增大,5c,5d在20℃下的质子传导率接近或高于Nafion 117的30℃质子传导率,5d的质子传导率在80℃下达到了15.63mS/cm.     

电凝聚控制MBR膜污染的研究

试验考察了SECMBR的膜过滤特性,探讨了电凝聚对控制MBR膜污染的作用及机理.试验结果表明:胞外聚合物(EPS)、溶解性代谢产物(SMP)、ζ电位和污泥颗粒粒径等是膜污染的重要影响因素.SECM BR的膜污染远小于SM BR;SECM BR原位溶出铁离子与EPS结合,絮凝性增强,滤饼层污染减轻;SECM BR中电凝聚可降低单位容积活性污泥分泌的SM P与EPS,减轻膜污染;SECM BR降低EPS和SM P中主要污染物蛋白质的比例,减轻膜污染;ζ电位与Rc之间呈负相关,在SMBR与SECMBR中相关度分别为-0.798 8和-0.557 4.SECM BR在电场与铁粒子作用下降低了ζ电位绝对值,减轻了膜污染.     

阳极氧化铝模板高有序孔的形成机理综述

阳极氧化铝模板法是合成纳米阵列材料的最常用的方法,然而有关氧化铝纳米孔的形成机理却没有达到统一的认识.利用26篇文献综述了氧化铝膜的理想结构和电场辅助的溶解模型、体积膨胀的应力模型、稳态孔的生长模型、临界电流的密度模型和梅花结构模型等5种不同的氧化铝纳米孔形成机理,最后对氧化铝模板的应用和发展前景提出了展望.     

Membrane sorption property effects on transmembrane permeation

A theoretical study was carried out into membrane transport phenomena.Formulae for calculating the membrane transport resistance and transmembrane mass flux were given,variations in membrane resistance and moisture flux with the membrane sorption constant(C)under various humidity conditions were analyzed,and the value of C corresponding to the minimum membrane resistance or the maximum moisture flux was obtained.The results show that the membrane resistance and moisture flux relate not only to C but also to the relative humidities on both sides of the membrane.As C increases,membrane resistance initially decreases but then increases,i.e.,a minimum occurs,while the moisture flux first decreases and then increases,i.e.,a maximum occurs.The membrane resistance and moisture flux reach their extrema at the same value of C,which is determined by the relative humidities on both sides of the membrane.To reduce the membrane resistance,the value of C should be chosen based on the humidity conditions.