前沿实验:艰难的科学探索——五项难度不亚于寻找希格斯粒子的实验

正当媒体的聚光灯投射在日内瓦的大型强子对撞机及其高调寻找的某些玻色子上时,另有一些科学家正在以同样具有挑战性的实验在推动科学进步——只不过是以不那么张扬的方式在进行变革。这些往往是一些默默无闻的研究者愿意花几年甚至几十年时间,来获得一台能够平稳运     

低铂质子交换膜燃料电池氧还原催化剂的研究进展与展望

Pt基催化剂是氧还原反应(oxygen reduction reaction, ORR)最有效的催化剂,然而有限的Pt资源和高Pt载量严重制约了质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cells, PEMFCs)的规模化应用.开发同时具有低Pt含量、高活性的ORR催化剂是推动PEMFCs大规模商业化的有效途径.本文从纯Pt催化ORR的机理出发,对当前研究中具有优异性能的均匀Pt合金催化剂和核-壳结构Pt基催化剂的ORR催化机理进行了阐述,并概述了其研究进展、研究策略和制备方法.尽管目前的研究致力于对Pt基纳米颗粒的形貌、粒径、元素组成和晶面等进行精确设计和调控,并在实验室层面实现了活性和耐久性的显著提升,但是现有常用制备方法存在的问题使得其商业化生产无法取得突破进展.最后对Pt基催化剂的规模化制备提出了见解,并对其前景进行了展望.     

高温质子交换膜燃料电池催化层孔尺度模拟

为了研究磷酸在高温质子交换膜燃料电池催化层中再分布对电极性能的影响,使用聚焦离子束电子扫描显微镜对自制的扩散电极成像,重构得到了三维的催化层几何模型;采用多弛豫时间格子玻尔兹曼模型对磷酸在催化层的迁移行为进行仿真,模拟得到递减型和准均匀型2种不同的磷酸分布形式;采用孔尺度模型求解不同条件下的电极传输性质。结果表明在磷酸含量较低时,准均匀型的磷酸分布具有稍优的电化学活性表面积和稍差的氧气和水蒸气有效扩散系数;在磷酸含量较高时,2种分布的电化学活性表面积相似,但是准均匀型分布具有更好的氧气和水蒸气有效扩散系数。     

三种运行参数对PEMFC动态响应的数值分析

为了探究在电流阶跃变化中工作温度、相对湿度和背压等运行参数对质子交换膜燃料电池（PEMFC）性能的影响,运用相对湿度和工作温度之间的耦合变化推导出了动态计算（DT）模型。该模型通过工作温度和相对湿度来阐述膜电极参数和PEMFC性能之间的特性关系,并分析在电流阶跃变化中这两种运行参数对质子交换膜（PEM）内水传递特性、输出电压和功率密度随时间变化的瞬态响应的差异。采用理论计算结合试验的方式,首先通过自定义函数（UDF）将DT模型导入到Fluent软件中进行计算并应用有限体积法进行求解;其次开展PEMFC动态负载性能测试,测量工作温度为50℃、60℃、70℃,背压为0、10 kPa,相对湿度为50%、75%、100%,同时改变电流负载（阶跃幅度为5 A）来实现PEMFC对电流阶跃动态响应的测试;最后通过极化曲线和I-P曲线对DT模型和试验数据进行比较分析。结果表明：实验数据与DT模型的仿真结果之间有很好的相关性;不对称加湿是影响功率密度的一个主导参数;阳极相对湿度决定了功率密度在发生阶跃电流后稳定运行的能力;PEM水含量与功率密度下冲幅度和响应时间有关。因此,工作温度为60℃、背压为10 kPa、阳极相对湿度为75%、阴极相对湿度为100%时,PEMFC的动态性能最佳。     

高精度磁法在西昌某铁矿勘察中的应用

本文利用地面WCZ-1质子磁力仪,对西昌某地区进行了地面高精度磁测,通过室内的数据处理与解释,圈定了异常体范围,分析预测了磁铁矿的找矿范围。     

质子平衡及其在酸碱滴定终点误差中的应用

本文对书写质子平衡方程选择质子参考水准进行了讨论，强调了共其轭酸碱体系中不能同时选择共轭酸碱作为质子参考水平，列举了质子平衡方程在酸碱滴定中计算终点误差的应用，教学实践表明，采用这种思路，易教易学     

流延法制全氟磺酸质子交换膜的性能研究

全氟磺酸质子交换膜作为一种固体聚合物电解质，它具有化学稳定性和热稳定性好、电压降低、电导率高、机械强度高等优点，可在强酸、强碱、强氧化剂介质和高温等条件下使用，并已成为氯碱工业及燃料电池生产中最关键的组件。对流延法制全氟磺酸质子交换膜的物理机械性能和电性能进行了研究，并与挤出法制全氟磺酸质子交换膜比较，认为流延法膜和挤出法膜物理机械性能和电性能相差不大，但在表面形态上具有较大差异。