扩散层孔隙率对平行流场 PEMFC 性能影响研究

为了研究扩散层孔隙率对质子交换膜燃料电池的性能影响,采用计算流体动力学商业软件 ANSYS Fluent在不同扩散层孔隙率(0. 3、0. 5、0. 7)的条件下,对传统平行流场和斜坡平行流场的性能曲线、气体浓度分布、液态 水分布进行数值模拟分析;结果表明:在高电位下各案例对应的性能差异较小,在中低电位性能差异较大,随着扩散层孔隙率越大,质子交换膜燃料电池性能越好,且孔隙率在 0. 3~ 0. 5 时电流密度增长率最大,最大可达 9. 03%;当扩散层孔隙率较高时,有利于反应气体穿过扩散层,使得催化层氧气浓度增大,促进了燃料电池内部的电化学反应;随着扩散层孔隙的增大,能够更有效地促进反应气体的传输,流道内水含量越高,越有利于液态水的排出;相比传统平行流场,斜坡平行流场电池性能更好,氧气分布更均匀,流道中气体流速更大,排水效果更好,且孔隙率为0. 7 时电流密度增长率最大,最大可达 28. 79%。     

曲面变厚度编织CFRP微观形态与孔隙特征分析

对曲面变厚度编织复合材料进行金相观察,分析纤维分布特点和主要缺陷类型,并对孔隙形态进行统计分析。研究结果表明:编织复合材料变厚度区纤维以90°铺层为主,0°铺层沿轮廓分布,且存在纤维层分裂现象;出现大量的富脂区,并有微裂纹存在,纤维层间有分层现象;孔隙主要分布在树脂区和层间,以小的球形为主,富脂区域容易出现集中孔隙;孔隙数量的增加是导致孔隙率增加的主要原因,随着孔隙率增加,孔隙长度、宽度和面积均增大,孔隙宽长比基本相同,孔隙形状因子减小,且当孔隙率大于1.5%时,形状因子减小加剧;孔隙长度、宽度与孔隙含量之间均存在近似对数正态关系。     

氧化锆基NOx传感器扩散障研究

以Al2O3为主要原料,添加适量ZrO2和储氧剂,以超细炭粉作造孔剂,制备氧化锆基NOx传感器的多孔扩散障,对其附着状态、孔隙率、形貌和测试信号等进行分析。结果表明,随着扩散障造孔剂含量的增加,扩散障与基体附着下降,孔隙率增加;造孔剂含量为15%时,扩散障与基体附着良好,孔隙分布均匀,其传感器的测量泵对NO呈现出良好的极限电流趋势,测试灵敏度和精度高。     

TiH2含量对粉末冶金泡沫铝孔结构的影响

通过对泡沫铝剖面进行数字图像处理和统计分析,研究了粉末冶金法制备泡沫铝时发泡剂质量分数对孔隙率、孔径标准差及大孔面积率等孔结构参数的影响.实验结果表明,过量的TiH2导致大孔增多、孔结构均匀性降低;TiH2过少则使孔隙率降低,成型性较差.TiH2质量分数在0.2%～0.6%之间时,得到的泡沫铝孔隙率为70%～77%,此时大孔缺陷较少,孔结构均匀细密.采用胞壁熔体在毛细力作用下的流动模型,讨论了熔体泡沫合并大孔形成机制.综合考虑孔隙率、孔隙均匀性和TiH2有效利用率等因素,确定了TiH2的最佳添加范围.     

GLP对混凝土微观结构及抗碳化性能影响机理

本文研究磨细石灰石粉(Ground Limestone Powder,GLP)等量替代水泥对混凝土微观结构及抗碳化性能的影响机理。通过pH值试验测试了不同GLP用量的混凝土浆体内部孔隙溶液碱储备量,采用压汞试验(MIP)分析了GLP混凝土内浆体水化产物孔结构分布特征,并对GLP混凝土进行碳化试验。结果表明:GLP等量替代水泥,会影响混凝土浆体内部孔隙溶液的pH值,GLP用量越多,孔隙溶液pH值越低,单位体积混凝土碱储备量的减小削弱了混凝土的抗碳化能力。GLP等量替代水泥改变了混凝土浆体内部孔级配分布特征,50~200nm级有害孔孔隙率及其分孔隙百分率显著增大,浆体的总孔隙率明显增大,进一步弱化了混凝土的抗碳化能力。可通过增大GLP比表面积或降低混凝土水胶比提高混凝土抗碳化能力。     

质子交换膜燃料电池微扩散层孔隙结构与渗透率的孔隙尺度模拟

运用基于球体的模拟退火方法和动态颗粒堆积模型数值重建了微扩散层(MPL),其中前者更能准确地反映多孔介质的孔隙特性.利用具有多反射固体边界的多弛豫时间格子玻尔兹曼方法模拟了重建的微扩散层内的单相流动.系统地分析了碳相体积分数、聚四氟乙烯(PTFE)载量、孔隙率和PTFE分布方式对微扩散层孔隙结构和渗透率的影响.结果表明:微扩散层渗透率随碳相体积分数和PTFE载量的增加而减小,且PTFE的分布方式影响微扩散层的孔隙结构和渗透率.KC关联式低估了MPL的渗透率,通过拟合计算数据提出了预测MPL渗透系数的关联式,预测结果与孔隙尺度模拟结果的相对误差小于12%.     

扩散层对ab-PBI膜高温燃料电池阴极内传质的影响

目的研究高温质子交换膜燃料电池的扩散层孔隙率及其厚度对于提高其性能的影响.方法建立一个二维、单相、稳态数学模型研究高温质子交换膜燃料电池阴极氧气和水蒸气扩散传递规律.模型耦合了质量守恒方程、动量方程、能量方程、组分方程和催化剂层中的Butler-Volmer方程,研究扩散层孔隙率及其厚度对电池阴极中氧气、水蒸气浓度分布的影响.结果在气体流动方向,氧气浓度逐渐降低,水分浓度逐渐升高;从催化剂层到扩散层,氧气浓度逐渐降低,而水分浓度渐渐升高.减小扩散层的厚度和增大扩散层孔隙率,在气体流动方向,氧气浓度降低的梯度变大,水分浓度升高的梯度也越大;在扩散层和催化剂层厚度方向,氧气浓度降低的梯度变小,水分浓度增大的梯度也越小.结论在一定范围内降低扩散层厚度和增大孔隙率有利于氧气的输入和产物水的排出,提高高温质子交换膜燃料电池性能,对高温质子交换膜燃料电池结构参数的优化及电池的推广应用具有重要影响.     

烟煤空气气化半焦的孔隙特性

利用氮气吸附的方法,测量了枣庄烟煤及其在常压流化床空气气氛下的气化半焦的比表面积、总孔体积、孔径等参数,研究结果表明:在空气气化过程中孔隙结构变得发达,比表面积、总孔体积明显增大,孔径明显减小,且随着温度的升高,半焦的比表面积,孔隙率也明显增大,平均孔径明显减小.并与氮气热解半焦进行对比,气化半焦的比表面积和总孔体积都明显的增大.     

木质素改良粉土无侧限抗压强度特性

为了研究木质素改良粉土的力学性能,通过无侧限抗压强度试验和扫描电镜试验研究了木质素改良土的无侧限抗压强度,分析了木质素掺量、养护龄期、孔隙率及骨架孔隙比的影响.研究结果表明：改良土的无侧限抗压强度随木质素掺量的增大呈先增大、后减小的趋势,随着养护龄期的增大呈逐渐增大的趋势;建立了双曲线模型,预测改良土的无侧限抗压强度与养护龄期、木质素掺量的关系;在粉土中因添加木质素而生成的胶结物质改变了粉土的孔隙率和骨架孔隙比,改良土无侧限抗压强度随着骨架孔隙比的增大而减小;木质素掺量为8%时,孔隙率和骨架孔隙比达到最小值,而无侧限抗压强度达到最大值.     

Love波在预应力流体饱和双重孔隙介质层中传播的特性

基于扩展的Biot理论,研究了覆盖于各向异性不均匀弹性半空间上的受预应力流体饱和双重孔隙介质中Love波的传播.推导了速度的频散方程以及Love波速的上下界限,讨论了孔隙率、不均匀性、各向异性和预应力等参数对波速的影响.通过数值计算,结果发现孔隙介质层基质孔隙的孔隙率、裂隙孔隙率及基质孔隙的孔隙率占总孔隙率的比重越大,Love波的波速越大;随着不均匀程度的提高及各向异性系数的增大,Love波的波速增大.无论是在双重孔隙介质层中还是弹性半空间中,预拉应力会使Love波的波速提高,而预压应力会降低Love波的波速.     

碳酸盐岩孔洞模型中超声波传播特性

 以孔洞型碳酸盐岩的小岩柱为对象,采用二维超声波数值模拟与物理模型实验相结合的方法,从运动学及动力学角度,研究了多频率下超声波在不同尺寸、形状及分布的孔洞模型中的传播特性。结果表明,不连续分布的单孔洞,其尺寸变化对声波速度几乎无影响但与衰减系数呈正相关,在相同尺寸下随测试频率的增加声波速度有增加的趋势,衰减系数与频率间呈幂函数递增关系;圆形孔洞、方形孔洞对声波速度影响与孔隙度有关,孔隙度9%为临界值,低于9%时影响不敏感（可忽略）,高于9%时圆形孔洞对衰减系数的影响大于正方形孔洞的影响;椭圆形孔洞的影响与其纵横比有关,纵横比大于1时,随纵横比增加衰减系数的变化幅度较小,反之则衰减系数的变化幅度较大;随孔洞分布集中度的增加,声波速度呈线性规律减小,衰减系数呈线性规律增加。     

楔横轧铝合金轧件内部空洞演变

采用数值模拟的手段,研究了楔横轧轧制铝合金时轧件内部空洞演化的一般规律和工艺参数对空洞演化的影响.结果表明:轧件内部单空洞演化的一般规律是球形—椭球形—轧件内部轴向贯通的孔腔;多空洞演化时,位于轧件中心的空洞的变化规律和单空洞时相似,但其余位置的空洞发生了闭合,它们对中心空洞有正作用方面的影响;在模具的各个阶段中,楔入段的后期和展宽段的前期是内部空洞演化的关键阶段;在楔横轧加工的工艺参数方面,展宽角是影响空洞演化的最敏感因素,其次是断面收缩率,再次是成形角.研究证明了小的成形角、展宽角和断面收缩率均有利于轧件内部空腔的扩展.     

川中地区侏罗系大安寨段致密油储层综合评价

综合根据野外地质剖面、薄片鉴定、X-衍射、场发射扫描电镜、储层物性、孔隙结构、脆性指数、有机碳含量(TOC)、生烃潜力(S1+S2)和岩石力学分析,确定了川中地区大安寨段有利储层为介壳灰岩和泥页岩为薄互层状岩石组合,大一三亚段为相对优质的储集体。其脆性矿物含量明显高于大一和大三亚段,有利于产生天然裂缝和储层后期的压裂改造。有机碳含量(TOC)平均值为1.2%,生烃潜力(S1+S2)为1.1 mg/g,具有较高的生油气潜力。通过岩石薄片和铸体薄片分析发现大安寨段致密油储层为孔隙-裂缝型储层。运用高压压汞资料、储层物性资料等多种技术分析大安寨段储层物性特征,结果表明大安寨段储层有低孔、低渗的特征。扫描电镜分析结果明确了储层微米-纳米级孔隙发育和分布规律。黏土矿物颗粒之间的粒间孔在大一三亚段上部最为发育,与有机质发育相关的有机质孔和晶间孔在大一三亚段上部连通性比较好。综合分析判断大一三亚段上部为川中地区大安寨段储层勘探开发潜力区。     

井底压差对岩石破碎的影响机制

综合地层应力、井底压力、孔隙压力以及牙齿吃入地层引起的应力,建立牙齿吃入深度的表达式,依据摩尔-库伦准则建立钻头牙齿吃入地层的岩石破碎模型。将综合地层和钻井参数因素的误差函数β与深度x的比值作为欠平衡钻井的应用参考参数,计算各种压差和β/x条件下的吃入深度,并分析其变化规律。结果表明:在压差的作用下,具有渗透率和孔隙度的待破碎薄地层内的孔隙压力并非原始地层孔隙压力,而是随时间和位置的变化而变化,其分布规律可以用一维不稳定渗流来表示和计算;牙齿吃入深度的表达式可以将压力、流体等因素对岩石破碎的作用清楚地表达出来;所建模型可以解释欠平衡钻井提高钻速的力学机制,以及定量描述随钻地层压力监测dc指数法的适用范围。     

罗庞塬地区延长组孔隙结构特征研究

储层的孔隙结构研究是油藏精细描述、储层综合评价的重要内容,油气储集岩的微观孔隙结构对其物性具有重要的控制作用。采用铸体薄片、扫描电镜、高压压汞等多种技术手段,对罗庞塬地区延长组的孔隙结构进行了深入的分析研究。罗庞塬地区砂岩储层孔隙类型主要为粒间孔,其次为粒内孔、铸模孔、长石溶孔,另有少量裂隙孔,岩石类型为细粒一极细粒岩屑长石砂岩。铸体薄片、孔喉图像分析表明,研究区具有复杂的孔喉分布特征,不同微相孔喉分布及孔隙结构特征是造成油井产能差异的重要因素,所以研究孔隙结构是非常重要的。     

轮南地区奥陶系储层特征及其影响因素

奥陶系碳酸盐岩储层是轮南地区主要产层之一,油气藏类型为古潜山油藏.自早奥陶世(O1p)至晚奥陶世(O3S),奥陶系经历了半局限台地相→开阔海台地相→台地边缘相→台缘斜坡相→混积浅水陆棚相的沉积演化,沉积了多种岩石类型,储层岩石主要为亮晶颗粒灰岩.压实作用、胶结作用使得奥陶系储层基质孔隙度较低、孔喉结构差,为差或非储层.由于奥陶系后多次构造运动,使奥陶系裂缝、岩溶作用发育,形成有大量溶蚀孔、洞、缝的有效储层.岩溶、裂缝发育区,为储层的有利分布区.轮南地区西部、中部为风化壳岩溶发育区,东部为深部岩溶发育区.     

卸荷孔分布形式对液力变矩器轴向载荷影响规律分析

为研究卸荷孔分布形式对叶轮轴向载荷的影响规律,建立不同卸荷孔分布圆半径、卸荷孔数与卸荷孔径参数配置下的某铸造型液力变矩器轴向力计算模型,利用DOE正交试验算法与单因素试验分析,研究各参数对液力变矩器轴向力的影响规律.结果表明:在牵引工况,分布圆半径越大,泵轮、涡轮的轴向载荷越小,而卸荷孔径、卸荷孔数的变化对于轴向力的影响不显著.这三个因素中卸荷孔分布圆半径对轴向力的影响最大,其次为卸荷孔数,最后是卸荷孔径.算例中的最佳方案比一般方案减荷效果提升5%~8%.因此在不影响工作性能要求及工作轮结构强度的前提下,应尽量增大卸荷孔分布圆半径,并根据变矩器使用工况需求,合理设置卸荷孔数与孔径,以改善轴承受载情况.      

柴油机燃油喷雾动量的测量与分析

在喷油泵试验台上 ,利用自制的油束动量测量装置测取喷油嘴喷出油束的动量 ,以研究柴油机燃油喷雾特性。其方法为测量油束对传感器的冲击力来获取油束的瞬时冲量 ;通过对一次喷油过程中的冲量求和 ,便可计算出冲击传感器这部分油束的总动量。用此方法对一种 4孔喷油嘴的油束动量及油束内动量分布进行的测量表明 ,各喷孔油束动量大小与其空间角度有关 ,喷孔与喷油嘴轴线间的夹角越小则油束动量越大 ;油束内的油滴动量主要集中在油束核心区域 ,针阀的头部形状不仅影响油束核心区动量的大小 ,也影响油束内的动量分布。     

阆中南部地区大安寨段储层特征及控制因素

利用沉积岩石学、储层地质学、测井地质学等理论及技术方法,依据钻井、录井、岩芯、测井和室内测试分析 等资料,对研究区侏罗系自流井组大安寨段储层特征及控制因素开展了研究。研究表明,大安寨段储集层岩性为残余 介壳灰岩、粉粗晶介壳灰岩、亮晶介壳屑灰岩和泥质介壳灰岩;岩石以介壳为主,矿物以方解石为主,沉积环境主 要为介屑滩微相;主要储渗空间为溶蚀孔洞、晶间孔和裂缝,孔隙以微孔隙为主,喉道以微喉道为主;储层孔隙总体较 差,主要为微孔微喉型和微孔细喉型;储层为孔隙、裂缝双重介质型的特低孔低渗致密储层。储集体分布受沉积微相 控制,介屑滩相是储层发育的最有利相带;优质储层的发育受沉积古地貌高地控制;溶蚀作用、构造破裂作用等对溶蚀 孔洞和裂缝的发育起建设性作用,压实压溶作用、方解石胶结作用对储层物性起破坏性作用。     

川西二叠系火山碎屑岩储层特征及发育有利区

火山岩是四川盆地重要的有效储集体,中石化在川西地区部署的YS1井钻遇厚层火山岩,气显示强烈,为盆地内火山岩勘探新区域。基于对已有钻井资料分析,综合研究区域地质背景,从岩性组合方式、储集空间类型、地化特征和储层孔隙演化等方面开展川西地区火山碎屑岩储层基本特征研究。研究区火山岩的形成与峨眉山地幔柱活动具有一定关联,岩石类型复杂,储层储集性能非均质性强,具高孔低渗特征,为一套裂缝-孔隙型储层。火山角砾岩为主要储集岩类,储集空间以残余气孔、基质微孔、次生溶孔为主,见少量构造裂缝和冷凝收缩缝。同生成岩阶段,挥发逸散、脱玻化作用和冷凝收缩作用促使气孔、玻屑孔和收缩孔缝发育,但热液充填作用使孔隙度大幅度降低;表生成岩阶段,构造破裂和风化淋滤作用小幅改善储层储集性能;埋藏成岩阶段压实作用、充填作用和溶蚀作用对储层进行改造,最终储层残余面孔率4%左右。YS1井区、广汉、知新场和龙宝梁地区为储层发育有利区。