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NaHCO3喷雾辅助铁镍泡沫淬熄甲烷爆炸火焰的实验研究与协同抑制机制
随着天然气在工业和民用领域的广泛应用,甲烷爆炸事故频发成为全球性安全挑战。爆炸产生的火焰和冲击波能在毫秒级时间内造成毁灭性伤害,传统抑爆技术如惰性气体、细水雾或粉末抑制剂各自存在局限性——多孔材料虽能阻断自由基链式反应但可能引发复燃,粉末抑制剂对冲击波吸收效果欠佳。如何突破单一技术瓶颈,发展高效协同抑爆方案成为安全工程领域的关键课题。河南理工大学安全科学与工程学院的研究团队在《Results in Engineering》发表创新成果,通过构建半封闭有机玻璃管实验系统(150×150mm),结合高速摄像(10000fps)和压力传感技术(4kHz),系统研究了NaHCO3喷雾(86.27µm粒
来源:Results in Engineering
时间:2025-08-13
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含裂隙硬/软层状岩石的剪切裂纹扩展特性与声发射现象:实验测试与数值模拟
在地质工程和采矿领域,层状岩石的稳定性一直是困扰工程师的难题。这类岩石由软硬交替的岩层组成,其力学行为复杂且难以预测。特别是在隧道开挖或矿山开采过程中,层状岩石常常发生突发性破坏,造成严重事故。传统研究多关注单一岩层的力学特性,而对软硬互层这种高度各向异性材料的破坏机制认识不足。针对这一挑战,伊朗哈马丹布阿里西纳大学地质系的研究团队开展了一项创新性研究。他们通过实验和数值模拟相结合的方法,系统研究了含裂隙硬/软层状岩石的剪切行为。这项研究发表在《Results in Engineering》期刊上,为理解层状岩石的破坏机制提供了新见解。研究人员采用了三种关键技术方法:首先通过巴西试验和单轴压缩
来源:Results in Engineering
时间:2025-08-13
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高密度岛屿电力系统中可再生能源与长时储能的协同优化路径:台湾2025-2050年碳中和战略研究
在全球140多个国家承诺碳中和的背景下,岛屿电网的能源转型面临独特挑战。台湾作为典型高密度岛屿,其电力系统既受限于土地资源与地理隔离,又需应对88%的能源相关CO2减排压力。现有研究多聚焦大陆规模电网,对岛屿系统在季节性平衡、极端天气韧性等方面的研究存在空白。台湾现有能源结构依赖进口化石燃料,2025年预期排放达100 Mt CO2,如何在有限土地和海域资源下实现2050年净零目标,成为亟待解决的科学问题。台湾国立中正大学电气工程系的Mohamed Shaaban团队在《Results in Engineering》发表研究,首次构建了双层优化框架:上层采用混合整数线性规划(MILP)进行20
来源:Results in Engineering
时间:2025-08-13
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商用燃料电池堆阳极运行特性与性能异质性的综合研究
亮点● 氢气浓度低于60%时单电池电压缓慢衰减,浓度<45%时出现显著锯齿型衰减● 入口端单电池电压始终最低,因高气流速率导致氢气扩散不足● 0.1–0.3 A cm-2电流密度下喷射器发生二次回流,0.9 A cm-2时循环率达52.3%● 并联模式系统效率始终优于单风机模式,1.4 A cm-2时效率最大提升1.02%温度对氮渗透的影响图6显示,当工作温度从50°C升至56°C时氮渗透率基本不变,但升至62°C时显著抑制氮渗透(阳极氮浓度下降12.7%)。高温促进膜脱水收缩,减少水相体积并缩窄传输通道,从而降低氮气跨膜速率。值得注意的是,干燥膜条件会使电堆对氢气浓度波动更敏感,导致输出电压
来源:Renewable Energy
时间:2025-08-13
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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
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
来源:Renewable Energy
时间:2025-08-13
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氢能可再生能源系统中基于LPV模型的低压燃料电池内模控制实验研究
亮点本研究首次将LPV-IMC控制框架应用于低压燃料电池系统,其创新性体现在:1)采用M序列激励信号实现三平衡点动态特性精准辨识;2)构建的LPV模型在显著参数失配条件下仍保持0.28g/s均方根误差的鲁棒性;3)相比传统方法,解决了模型切换时的振荡失稳问题。系统描述如图2所示,低压燃料电池系统由电堆、空气供给子系统(含鼓风机)、氢气供给子系统和热管理子系统构成。由于阴极入口压力较低,省去了中冷器结构,鼓风机功耗降低的同时也减少了机械噪声——这对离网型气象监测站等应用场景至关重要。系统辨识通过输入输出数据构建控制导向的LPV模型:在20%、50%、80%三个典型负载点施加M序列激励,采集鼓风机
来源:Renewable Energy
时间:2025-08-13
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基于C形悬臂梁的压电能量采集器实现超低频波浪能高效收集
Highlight结构设计与工作原理C-PEH核心由底座、摆锤、转盘、支架、磁铁和C形悬臂梁组成(图1a)。C形悬臂梁包含三个相同尺寸的矩形压电振子(PZT层+铍青铜基板),通过磁力拨动产生大幅变形。转盘上交替排列的磁极可扩大磁力作用范围,摆锤将多向波浪运动转化为转盘旋转,从而激发悬臂梁振动发电。理论分析假设波浪运动符合理想正弦曲线μ(λ,t)=Asin(nλ-ωt),通过建立包含磁耦合力矩和梁变形的动力学方程,推导出系统等效刚度与能量转换关系。仿真显示C形结构比传统悬臂梁降低共振频率达85%,且在<1 Hz激励下应变分布更均匀。实验设置搭建波浪模拟平台(图5a),包含线性电机、微步驱动
来源:Renewable Energy
时间:2025-08-13
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基于集成学习框架的二维材料氢存储性能精准可解释预测研究:从MXenes到硼烯的拓展
Highlight本研究通过集成学习框架突破性地实现了二维材料氢存储性能的精准预测,其创新性体现在:1)建立包含离子半径等21个关键物理描述符的预测体系;2)首次将预测范围从MXenes拓展至硼烯新体系;3)揭示X元素离子半径对储氢性能的主导作用,为材料设计提供明确指导。Machine learning algorithms多元线性回归(MLR)算法通过构建连续因变量与多个自变量的线性关系模型进行预测,其基本公式为yi=ω0+Σωjxij+εi。本研究还采用XGBoost、贝叶斯回归(BR)和梯度提升回归(GBR)等算法,通过加权集成显著提升预测鲁棒性。Types, structures, a
来源:Renewable Energy
时间:2025-08-13
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考虑机组禁运区约束的水电站调节灵活性精准评估与负荷优化分配研究
研究亮点• 创新性提出考虑复杂禁运区的机组级调节灵活性精准评估方法,解决了传统厂级计算高估不确定负荷吸收能力的问题• 开发了融合柔性裕度约束的优化框架,通过嵌套动态规划(DP)算法实现经济性与运行灵活性的双重保障精确评估水电站调节灵活性负荷备用容量(LRC)包含上调节容量(ULRC)和下调节容量(DLRC)。传统厂级计算方法粗糙,将装机容量与当前负荷差值简单作为备用,忽略了禁运区导致的出力不连续特性。如图3所示,当运行机组数较少时,这种算法会显著高估真实调节能力。案例电站基本信息乌江流域梯级水电系统包含洪家渡、东风等11座电站(总装机911万千瓦),占贵州省调峰水电容量的67%。如图6所示,东
来源:Renewable Energy
时间:2025-08-13
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非稳态工况下质子交换膜燃料电池多尺度退化预测:一种新型时空深度学习框架
亮点材料优化及动力学研究使用的试剂包括:工业级油酸(85%,印度Royalex)、氢氧化钠催化剂(99%,伊朗Kian Kaveh Azma)、甲苯(95%)、乙醇/异丙醇(95%)及甲醇(99.8%,印度Loba Chemie)。原料与产物酸值基于EN 14104标准,通过滴定法测定生物柴油酸值,乙醇溶液用于溶解样品,氢氧化钾异丙醇溶液作为滴定剂,酚酞指示终点。转化率分析实验采用随机设计以减少干扰因素影响,探究温度、时间、进料比及催化剂浓度对工艺的影响。表2显示各变量水平对应的实际值及产物酸值与转化率。GCMS色谱图显示产物含甲基油酸酯(methyl oleate)、亚油酸酯(linolea
来源:Renewable Energy
时间:2025-08-13
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生物质碳掺杂联合类芬顿反应优化BiVO4光阳极实现高效水分解
Highlight我们通过生物质碳掺杂与分钟级类芬顿反应(2分钟)的双重修饰策略,显著提升了BVO光阳极性能。优化后的Co-FeOOH/C-BVO光阳极在1.23 V vs RHE下获得5.08 mA·cm-2的光电流密度,较原始BVO提高5.13倍,跻身BiVO4基体系最高报道值之列。Construction of Co-FeOOH/C-BVO photoanode采用煅烧法合成枸杞衍生碳量子点(CQDs),将BiOI前驱体直接浸渍于CQDs溶液后高温煅烧获得C-BVO。随后利用快速类芬顿反应在C-BVO表面沉积非晶薄膜。透射电镜(TEM)显示CQDs呈球形结构(直径2-5 nm),高分辨T
来源:Renewable Energy
时间:2025-08-13
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氮化锆钴合金表面非金属重构策略:突破性抗毒化氢存储材料设计
Highlight表面非金属修饰策略显著提升锆钴基储氢合金抗毒化能力Surface non-metallic modification of ZrCo with superior CO/CO2 tolerance如图1(a)所示,尽管原始ZrCo在纯H2中表现出优异氢化活性,但含2000 ppm CO2时需2000秒才能饱和,而CO的毒化效应更剧烈——同等条件下仅能吸收0.4 wt% H2。令人惊讶的是,传统合金化改性策略(如添加Hf、Ti、Nb、Ni或Cu)均未能有效缓解毒化效应。Conclusions本工作揭示了表面非金属修饰对ZrCo基材料抗毒化性能的普适性增强机制。计算筛选表明氮元素是
来源:Renewable Energy
时间:2025-08-13
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改性蒙脱石固酸催化剂构建的全组分可回收体系中纤维素高效转化5-羟甲基糠醛(HMF)的研究
Highlight本研究巧妙利用天然层状蒙脱石(MMT)的优异膨胀性和阳离子交换能力,通过铪离子(Hf4+)饱和交换与磺化处理,成功构建了兼具路易斯酸(LAS)和布朗斯特酸(BAS)位点的双功能改性固体酸催化剂Hf/MMT-S。Materials and catalyst preparation微晶纤维素、5-羟甲基糠醛(标准试剂)、四氯化铪和蒙脱石(K-10)购自阿拉丁试剂公司。通过离子交换法合成铪离子改性蒙脱石(Hf/MMT):将5g MMT分散于100mL去离子水中,加入过量HfCl4溶液(0.1M),80°C搅拌12小时后离心洗涤,60°C真空干燥。随后用浓H2SO4磺化获得Hf/MM
来源:Renewable Energy
时间:2025-08-13
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基于历史文献重建的广西极端旱涝事件千年演变特征及其气候驱动机制
Highlight全球变暖背景下极端旱涝事件频发对公共卫生和社会经济发展构成重大威胁。本研究基于宋代以来的历史文献,首次系统重建了广西地区公元1001-2000年的极端旱涝年表,揭示了千年尺度上的气候突变特征。Variation characteristics of extreme droughts and floods通过20年周期的多项式拟合分析发现:1.极端干旱呈现明显阶段性,其中公元1300年前后出现显著峰值;2.极端洪水在公元1500年后频率增加40%,可能与季风环流重组有关;3.1900年后中太平洋型厄尔尼诺(Central Pacific El Niño)成为主导模式,叠加温室气
来源:Quaternary International
时间:2025-08-13
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综述:基于六方氮化硼的防护涂层在耐腐蚀和耐磨损方面的最新进展
h-BN基涂层二维h-BN纳米片因其大尺寸、平整表面和高结晶度成为涂层性能提升的关键。由于硼(B)与氮(N)原子电负性差异导致的π-π堆叠效应,h-BN易发生层间聚集(图1(a)),需通过表面改性(如羟基化)改善分散性。研究表明,h-BN的层状结构可延长腐蚀介质渗透路径,其宽禁带特性(~5.9 eV)彻底规避了石墨烯涂层常见的电偶腐蚀风险。h-BN涂层与商业涂层的对比与传统环氧树脂、富锌涂层相比,h-BN基涂层展现出显著优势:环氧树脂长期暴露后易产生微裂纹,而h-BN的化学惰性可阻断水分子渗透;硬铬镀层虽耐磨但存在环境毒性,h-BN的纳米润滑特性(弹性常数220–510 N m−1900°C)
来源:Progress in Natural Science: Materials International
时间:2025-08-13
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双膦酸及肽修饰透明质酸作为钛植入体有机涂层的生物功能化研究
Highlight亮点这项研究首次设计了结合透明质酸(HYA)、双膦酸基团和寡肽的杂化分子,通过迈克尔加成反应成功合成γ-氨基丁酸双膦酸酯与KRGD/骨生长肽(OGP)的复合物。Discussion讨论植入体与生物体界面相互作用是植入过程的关键。通过有机涂层调控表面生物活性是重要策略:1)非粘性涂层(如聚乙二醇、多糖)可减少非特异性蛋白吸附;2)生物活性涂层(如蛋白质片段、生长因子)能促进细胞特异性识别。双膦酸锚定基团因其与金属氧化物的高亲和力成为理想连接单元,而双膦酸(BP)修饰更显著提升分子水溶性和表面结合力。骨生长肽(OGP) ALKRQGRTLYGFGG展现出独特优势:• 在血清中以μ
来源:Progress in Natural Science: Materials International
时间:2025-08-13
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三联吡啶/聚二甲基硅氧烷协同改性环氧涂层增强金属腐蚀防护机制研究
Highlight通过将电子富集的三联吡啶与柔性PDMS链进行分子工程,构建了具有离子捕获网络和物理屏障双功能的智能防腐体系,为全有机氮基多功能腐蚀抑制剂设计提供了新范式。化学与物理性质如图1a所示,4′-(4-硝基苯酚)-2,2:6′,2′′-三联吡啶(TPY-NO2)的红外光谱在1340 cm-1处显示N-O键特征峰。氨基化产物TPY-NH2在3201和3332 cm-1出现-NH2伸缩振动峰,1087 cm-1处的吸收峰对应Si-O-Si键振动,证实PDMS成功接枝。XPS分析显示TPY-Si中N1s电子结合能向低场移动,表明吡啶氮原子孤对电子云密度增加,更易与金属离子配位。结论综上所述
来源:Progress in Natural Science: Materials International
时间:2025-08-13
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高效光酸发生器的设计与结构-性能关系研究:实现高分辨率图案化涂层的突破
Highlight高性能光酸发生器(PAG)是实现光刻技术中高分辨率图案化涂层的核心要素。本研究通过四种新型阴离子结构设计,同步提升离子型PAG的光催化效率、加工溶剂溶解度和酸生成效率。区别于传统阳离子修饰方法,本研究基于硬软酸碱(HSAB)理论优化阴离子结构,使光反应活性较商业PAG提升38%,归因于更广的电子密度分布;在丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)中的溶解度提升75%,得益于优化的极性特征和分子表面积扩展。Spectroscopic characterization光引发效率是深紫外(DUV)光刻的关键指标。将合成的PAGs以1×10−5 M浓度溶解于乙腈(ACN)进行光谱分析(ACN在
来源:Progress in Natural Science: Materials International
时间:2025-08-13
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生物基多酚介导的氧化/希夫碱双交联策略构建高阻燃抑烟纳米涂层
Highlight本研究通过pH刺激和氧化诱导,使原儿茶醛(PH)在泡沫基体上原位自聚合形成粘附基底,其醛基进一步与三聚氰胺(MEL)氨基反应,获得含多羟基芳香希夫碱的双交联阻燃纳米涂层(PH/MEL)。这种巧妙设计的双交联策略兼容简易的一锅法原位浸渍工艺,赋予聚氨酯泡沫卓越的防火安全性。Fabrication and structural characterization of the PH/MEL coated foam功能单元柔性组装、高性能阻燃性和环保制造工艺是优质防火涂料的关键标准。我们展示了一种基于多酚自聚合特性与活性胺类希夫碱反应的双重组装策略,形成的双交联纳米网络具有多重阻燃效
来源:Progress in Natural Science: Materials International
时间:2025-08-13
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VW75镁合金表面微弧氧化/环氧树脂掺杂导电云母粉多功能复合涂层的设计与性能研究
Highlight导电云母粉是一种新型电子导电功能半导体颜料,其表面形成的SnO2-Sb2O3等导电层赋予优异导电性,可用于制备抗静电涂层。为解决有机涂层导电性差和静电积聚问题,本研究在VW75镁合金微弧氧化后表面,通过环氧树脂掺杂不同浓度改性导电云母粉颗粒(MCMP)制备多功能复合涂层,系统评估了涂层的耐腐蚀性、导电性和防霉性能。Conclusions结合微弧氧化(MAO)涂层和聚合物涂层的复合涂层被开发用于提高镁合金的耐腐蚀性。该聚合物涂层由环氧树脂和MCMP组成,能有效阻止腐蚀介质向MAO涂层和镁合金基体的渗透,展现出优异的防腐性能。同时,复合涂层还表现出一定的疏水特性,与镁合金相比具有
来源:Progress in Natural Science: Materials International
时间:2025-08-13