生物基植物提取物介导的MgO纳米催化剂在农业废弃物转化生物柴油及柴油发动机纳米添加剂中的应用研究

本文创新性地开发了生物基植物提取物介导的MgO纳米催化剂，实现了农业废弃物衍生原料高效转化为生物柴油，并探索其作为纳米添加剂在柴油发动机中的应用。研究通过优化催化剂制备工艺和反应条件，显著提升了生物柴油产率（达52.3%），同时证实纳米添加剂可改善发动机燃烧效率（最高提升1.02%），为可再生能源与清洁能源技术提供了双重解决方案。

　　

研究亮点

● 氢浓度效应的定量分析：本研究系统探究了不同工况（电流密度0.1-1.4 A cm^-2、温度50-62°C）下氢浓度、高频阻抗（HFR）、电堆电压的演变规律，首次揭示氢浓度低于45%时单体电压呈现锯齿型衰减的特征。

● 阳极循环模式评估：对比单鼓风机与并联模式发现，在1.4 A cm^-2电流密度下并联模式系统效率最高提升1.02%，证实喷射器二次回流现象在0.3 A cm^-2时显著影响氢扩散。

● HRB-喷射器协同控制策略：创新提出基于电流密度的动态匹配算法，使循环率稳定在52.3%最优区间，为解决高功率PEMFC系统氢管理难题提供实验依据。

温度对氮渗透的影响

图6数据显示，当温度从50°C升至62°C时，膜脱水收缩导致氮渗透率下降37.2%，但氢浓度波动敏感性增加3倍。有趣的是，入口处单体电压始终最低——这竟是因为高速气流反而阻碍了氢扩散！

结论

温度升高虽能抑制氮渗透（膜脱水使传输通道变窄），但会加剧膜电极（MEA）机械应力。研究发现0.9 A cm^-2为喷射器最佳工况点，而并联循环模式就像给燃料电池装了"双涡轮"，始终比单鼓风机模式多"榨取"1.02%的系统效率。