基于机器学习与荧光贝叶斯混合模型的实时城市雨水溯源技术研究

本文推荐一种结合机器学习与荧光贝叶斯混合模型的创新方法，用于城市雨水排放源的实时溯源（Real-time Source Apportionment）。研究通过构建质子交换膜（PEMs）的纤维微结构，以碳黑（CB）和柠檬酸（ca）为稳定剂，形成连续质子传导通道，实现140°C下1.38×10?1 S/cm的高质子电导率。该膜在单轴/双轴拉伸30次后仍保持结构完整，且在-30°C至130°C宽温域内表现稳定，为便携式质子交换膜燃料电池（PEMFCs）提供了高柔性、低成本的解决方案。

　　

Highlight

材料

线性SEBS（聚苯乙烯-嵌段-聚(乙烯-共聚-丁烯)-嵌段-聚苯乙烯）购自科腾公司，其苯乙烯/橡胶摩尔比为18/82。碳黑（CB）、聚磷酸（PPA）和四氢呋喃（THF）由上海麦克林生化公司提供。将125.2 g PPA溶于20 mL去离子水制得100 wt%磷酸（PA）。柠檬酸一水合物和甲苯（MB）购自国药化学试剂公司。

功能化碳黑的制备

将0.1 g柠檬酸一水合物、0.02 g CB与10 mL溶剂混合，通过超声分散形成稳定悬浮液。

膜制备

图1展示了SEBS/0.1% ca-CB和SEBS/0.1% ca-CB/PA膜的制备过程及纤维微结构。界面张力驱动ca-CB与SEBS结合形成纤维网络，PA分子通过羟基/羧基与ca-CB的氢键作用稳定掺杂。

结论

通过静电纺丝技术成功构建了双轴拉伸高温质子交换膜（HTPEMs）。CB掺杂SEBS形成的连续质子通道显著提升传导效率，苯环刚性结构和柠檬酸亲水基团赋予膜材料高机械柔韧性。纤维微结构通过限域效应引导质子传输，PA分子与ca-CB的氢键网络使膜在-30°C至130°C宽温域内保持1.64×10^?1 S/cm的高电导率，单电池峰值功率密度达494.4 mW cm^?2（130°C）。