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多孔材料的储氢数值研究论文模板

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多孔材料的储氢数值研究论文模板

DOI: 10.1016/j.cej.2022.134701 氢化镁(MgH2)是最有前途的储氢材料之一,但高解吸温度和缓慢的动力学阻碍了其进一步商业化。本研究首先制备了一种新型MOF衍生一维氮掺杂分层多孔碳纳米纤维(pCNF),并将其用作MgH2/Ni纳米粒子(NPs)自组装的支架。与市售MgH2(Ea=142.27kJ/mol H2,Tonset=350 )相比,所得MgH2/Ni@pCNF纳米复合材料显示出较快的解吸动力学(Ea=96.58kJ/mol H2)和较低的起始解吸温度(Tonset=200 )。此外,可在低至100 的温度下于120分钟内实现2.2wt%容量的氢气吸附。在300 下进行10次完整的再/脱氢循环后,复合材料表现出优异的循环稳定性,容量保持率在95.4%以上。结合XPS和XRD对解吸过程的原位HRTEM观察表明,该材料优异的储氢特性可归因于pCNF中Mg/MgH2的纳米限制、N原子的给电子能力和Mg2Ni/Mg2NiH4的“氢泵”功能的协同效应。使用MOF衍生1D pCNF作为纳米颗粒载体的策略为制备性能增强的纳米结构能源材料提供了一条新的途径。 图1.(a)pCNF的合成过程示意图;(b)ZIF-8、Te NWs、Te@ZIF-8和pCNF的XRD图谱;(c)pCNF和Z8-1000的N2吸附/解吸等温线和(d)孔径分布。 图2.(a)pCNF和Z8-1000的拉曼光谱;(b-d)pCNF的XPS光谱:(b)pCNF的全光谱;pCNF的(c)C1s和(d)N1s高分辨率XPS。 图3.(a)Te NWs、(b)Te@ZIF-8和(c)pCNF的TEM照片;(d)pCNF的BF图像;(e)pCNF的HAADF图像和相应的元素映射。 图4.(a)MgH2@pCNF的合成过程示意图;(b-e)合成MgH2/Ni@pCNF的TEM观察结果:(b)TEM图像和(c)相应的SAED图谱;(d)HRTEM图像;(e)HAADF图像和相应的元素映射。(b)中的插图显示了相应的MgH2粒度分布。 图5.MgH2/Ni@pCNF复合材料的XRD图谱。 图6.(a)MgH2/Ni@pCNF在不同温度下的等温氢化曲线,以及(b)相应的lnk与1000/T曲线;(c)200 下的等温氢化曲线比较;(d)MgH2/Ni@pCNF在不同温度下的等温脱氢曲线;(e)MgH2/Ni@pCNF和市售MgH2的DSC曲线和(f)相应的Kissinger曲线;(g)250 下的等温脱氢曲线比较;(h)MgH2/Ni@pCNF粉末和(i)MgH2/Ni@pCNF颗粒的光学照片。 图7.MgH2/Ni@pCNF的循环容量保持率随循环次数的变化。插图显示10次循环前后样品的HAADF图像和相应的元素映射。 图8.氢化MgH2/Ni@pCNF复合材料的原位TEM分析:(a)HAADF图像(用红色虚线标记的正方形表示受辐射的区域);(b)BF图像;(c)C、N、Mg和Ni的相应元素图谱;(d-g)HRTEM图像显示了电子束辐照诱导氢脱附后微观结构的演变。 图9.MgH2/Ni@pCNF纳米复合材料储氢性能增强的示意图。

把文章当做作业来写才行,不然永远开不了头。 人们对于能源的需求越来越大,电能的储存和转化也成为巨大的需求,需要发展新材料来提高电能转化和储存的效率。多孔材料因为具有高表面积和大的孔体积可以改善储能器件的能量密度,功率密度,寿命和稳定性。这篇文章总结多孔材料的制备和他们应用在太阳能电池,太阳能生产燃料,可逆电池,超级电容器和燃料电池中作为电极(催化剂)材料。最后我们提出了研究发展多孔材料中需要克服的问题。 目前,全球80%的能源消耗都是化石能源,化石能源燃烧产生了大量的二氧化碳,进而引起气候变化和其他严重的环境问题。当今发展低碳经济的重要部分就是寻找可再生能源和环境友好的能源储存系统。人们在这个方面投入巨大的精力,开展了很多研究,也遇到很多挑战,主要的挑战就是开发功能化材料。 多孔材料,或者说介孔材料能够吸收客体分子在他的内外表面,引起很多人的关注。根据IUPAC,微孔是<2nm,介孔大于2nm,小于50nm,大孔大于50nm。 最开始的图中,介绍了几种多孔材料的合成方法,包括,软模板法,硬模板法,复合模板法,无模板法。复合模板就是同时使用软模板和硬模板,形成孔径大小不同的分级多孔材料。无模板法合成介孔材料主要是利用纳米粒子的堆积(砌墙)和网状化学中的诱导(MOF的孔做大)。 太阳能电池 染料敏化太阳能电池 染料敏化太阳能电池中需要结晶度最大化,晶体边界很小的材料作为工作电极,而目前合成了几乎为单晶状态的二氧化钛多孔材料(挥发诱导自组装),既提供了大的表面积和孔容,也形成了晶体的形貌(多孔材料一般为无定型),实现了电池效率的提升(相较于之前不使用多孔结构)。 在对电极中,之前一直使用的是pt,存在昂贵和稀少的缺点,且如果电解质中不含碘离子,效率会不高。制备了分级多孔碳材料可以达到和铂接近的效率,同时其他的多孔结构材料也被制备,效率也很好。相信在不久通过材料的复合可以实现高的电子传导和催化活性。 钙钛矿电池 钙钛矿结构做了两个工作,光吸收和空穴传导,效率很高,结构如下图,在其中使用二氧化钛多孔结构可以有稳定的效果,起到的功能主要是抑制磁滞现象,还可以通过在多孔二氧化钛上掺杂锂的元素改善抑制效果。

1、论文题目:要求准确、简练、醒目、新颖。2、目录:目录是论文中主要段落的简表。(短篇论文不必列目录)3、提要:是文章主要内容的摘录,要求短、精、完整。字数少可几十字,多不超过三百字为宜。4、关键词或主题词:关键词是从论文的题名、提要和正文中选取出来的,是对表述论文的中心内容有实质意义的词汇。关键词是用作机系统标引论文内容特征的词语,便于信息系统汇集,以供读者检索。 每篇论文一般选取3-8个词汇作为关键词,另起一行,排在“提要”的左下方。主题词是经过规范化的词,在确定主题词时,要对论文进行主题,依照标引和组配规则转换成主题词表中的规范词语。5、论文正文:(1)引言:引言又称前言、序言和导言,用在论文的开头。 引言一般要概括地写出作者意图,说明选题的目的和意义, 并指出论文写作的范围。引言要短小精悍、紧扣主题。〈2)论文正文:正文是论文的主体,正文应包括论点、论据、 论证过程和结论。主体部分包括以下内容:a.提出-论点;b.分析问题-论据和论证;c.解决问题-论证与步骤;d.结论。6、一篇论文的参考文献是将论文在和写作中可参考或引证的主要文献资料,列于论文的末尾。参考文献应另起一页,标注方式按《GB7714-87文后参考文献著录规则》进行。中文:标题--作者--出版物信息(版地、版者、版期):作者--标题--出版物信息所列参考文献的要求是:(1)所列参考文献应是正式出版物,以便读者考证。(2)所列举的参考文献要标明序号、著作或文章的标题、作者、出版物信息。

材料研究论文模板

材料专业毕业论文开题报告

开题报告是指开题者对科研课题的一种文字说明材料。这是一种新的应用写作文体,这种文字体裁是随着现代科学研究活动计划性的增强和科研选题程序化管理的需要而产生的。下面是我为大家收集的关于材料专业毕业论文开题报告,欢迎大家阅读!

论文题目: 高聚物对水泥抗蚀性能的影响

1、国内外研究现状、水平及存在的问题:

随着建筑科技的进步与发展,一种新型化学建材正悄悄的却又以飞快的速度在中国建筑界得到应用和发展,这就是聚合物水泥基复合材料。聚合物水泥基复合材料通常按其化学构成大致分为两类,一类是以聚合物为基、水泥作为填充料组合成的,最常见的如目前大量应用于工程防水的“聚合物水泥防水涂料”;另一类是以水泥为基,以聚合物单体或数种聚合物对水泥进行改性而组合成的材料,如各种聚合物水泥混凝土及各种聚合物水泥砂浆等[1]。原则上讲,聚合物水泥是聚合物改性水泥,它保持了水泥水化物的一系列优点,并用聚合物的优点弥补了水泥制品的不足。因此,聚合物水泥显示出了较大的抗压、抗冲击、抗穿刺能力及耐磨性,优良的抗渗性、抗腐蚀性及抗老化性,适当的弹性模量,而不需要刻意追求高的断裂延伸率[2]。

1923 年克莱森(Cresson)首次申请了有关聚合物硬化水泥体系的专利。他把天然橡胶乳液作为填料加入道路路面建筑材料中。1924年,Lefebure申请了用天然橡胶乳液使水泥砂浆及水泥混凝土改性的专利,第一次提出了用聚合物对水泥砂浆及混凝土进行改性的概念。从此,拉开了混凝土中添加聚合物的历史性序幕。1932年,Band第一个提出了利用人造橡胶改性水泥砂浆及水泥混凝土,也获得了专利。20世纪40 年代,人们先后尝试了用合成聚合物乳胶改性,以及把聚乙烯乙酸酯也用于改性的方法。50年代,这一领域的研究与尝试开始受到各国材料界专家学者的重视,并获得了很多项研究成果,许多成果在工程上也都得到了广泛的应用。60-70年代, 人们开始研究用液态和固态的聚合物,诸如聚合物单体、树脂、聚合物乳胶粉等对水泥砂浆及水泥混凝土进行改性。80年代,各国都投入了大量的人力、物力、财力,对混凝土改性进行了研究,随着科研成果的不断出现,这一领域也得到了极大的推动,研究水平得到了极大的提升。美国是世界上聚合物水泥基复合材料研究开发的先行国家,最早于50年代就开始了对其进行实际应用的尝试。

由于我国在聚合物水泥基复合材料方面的研究起步比较晚,所以,至今还没有出台相关方面的行业标准与测试方法。多数学者认为聚合物水泥基材料的增强机理主要是由于剔除了粗骨料,降低了细集料的粒径,从而提高匀质性,使集料所得集配曲线为非连续性的;另外聚合物在水泥浆内部聚结成网络结构,起到了很好的阻裂增韧作用。近年来,人们逐渐开始从微观结构方面对聚合物改性水泥基材料进行研究,认为聚合物颗粒的分散和聚合物薄膜的形成是聚合物水泥改性的主要原因。研究认为聚合物从两方面影响了改性水泥浆的结构: (1)混合后一部分聚合物粒子吸附在水泥颗粒表面,形成薄膜;(2)另一部分聚合物分散在孔中的液相中,当自由水完全被水化和蒸发消耗掉后,聚合物在孔中形成薄膜[3]。此外,关于聚合物在改性水泥砂浆中的分布,目前还存在一些异议。 按照著名的Ohama[4] 模型,聚合物均匀分散在水相中,随着水泥水化,水分减少,聚合物逐渐凝聚成膜,因而聚合物主要存在于改性砂浆的孔隙中。 Su[5] 等对新拌改性水泥浆水相成分的分析表明,在拌合开始就有相当多的聚合物被吸附在水泥颗粒表面,他们还发现,拌合初期被吸附在水泥颗粒表面的聚合物的量与聚合物乳液种类和乳液掺量有关。 通过含氯聚合物改性砂浆的EDAX 分析表明,在聚合物改性砂浆中,水泥浆体与骨料之间的界面上聚合物的含量较高。 Ollit rault-Fichet 等的研究也说明,聚合物颗粒最初会被水泥颗粒吸附,并最终被包埋在水化水泥的颗粒之中[6]。

在实际工程中,硅酸盐水泥易在酸和酸盐溶液中遭受侵蚀是因为:(1)硅酸盐水泥中含有大量的氢氧化钙及高碱性的水化C-S-H 凝胶、水化铝酸钙等水化产物,酸溶液中的H+与Ca(OH)2发生中和反应,使水泥石碱度急剧降低,进而造成高碱性水化硅酸钙和水化硫铝酸钙等水化产物分解,转变成低碱性水化产物,最后变成无胶结能力的SiO2·nH2O 及Al(OH)3等;(2)硫酸盐溶液中的硫酸根能和水泥石中的Ca(OH)2及水化铝酸钙等[7]发生化学反应,生成有膨胀性的石膏和钙矾石晶体,当这些结晶体在水泥石毛细孔隙中逐渐积累和长大,产生孔内应力,当应力大于临界破坏应力时,造成水泥试样破坏。由于水泥石本身也不密实,有很多毛细孔通道,使砂浆产生渗透性,使得水泥的使用性能下降。同时,侵蚀性介质容易进入其内部,以致由其配制的砂浆易受到腐蚀,导致水泥材料的耐久性下降。普通水泥砂浆不饱满、不密实,不能有效地形成具有防水抗渗作用的整体不透水层。它也存在抗压强度低、耐腐蚀能力不高等缺陷,其使用范围也受到了很大的局限。

而聚合物改性水泥由于聚合物及活性成分的掺入,改善了聚合物水泥砂浆的物理、力学及耐久性能,扩大了其应用范围。对水泥性能的改善主要体现在如下几个方面:

(1) 活性作用 聚合物乳液中有表面活性剂,能够起减水作用。同时对水泥颗粒有分散作用,改善砂浆和易性,降低用水量,从而减少了水泥的毛细孔等有害孔,提高砂浆的密实度和抗渗透能力。

(2) 桥键作用 聚合物分子中的活性基因与水泥水化中游离的Ca2+、Al3 + 、Fe2 + 等离子进行交换, 形成特殊的桥键,在水泥颗粒周围发生物理、化学吸附,成连续相,具有高度均一性,降低了整体的弹性模量,改善了水泥浆物理的组织结构及内部应力状态,使得承受变形能力增加,产生微隙的可能性大大减少。即使产生微裂隙,由于聚合物的桥键作用,也可限制裂缝的发展。

(3) 充填作用 聚合物乳液迅速凝结,形成坚韧、致密的薄膜,填充于水泥颗粒之间,与水泥水化产物形成连续相填充了孔隙,隔断了与外界联系的通道[8]。从而阻止了腐蚀性介质进入水泥石内部,提高了抗腐蚀和抗渗能力。

孙炎[9]曾研究冷混合沥青混凝土,用于道路工程;聚合物改性砂浆用于钢筋混凝土结构的永久模板,结果证明它们都可以更好地防止氯离子渗透和更好地抗碳化作用,从而提高钢筋混凝土结构的耐久性,掺加有硬沥青的钢桥面也具有更高的抗腐蚀性能[10]。鉴于此我们可以通过在水泥中掺杂沥青和石腊,来改善水泥的内部结构并填充其内部孔隙,从而提高水泥的抗蚀性,解决水泥抗蚀性较差的问题。

2、选题的目的、意义:

在我国,尤其是西部地区的盐碱地、盐湖区以及地下水中普遍存在着硫酸盐对水泥混凝土的侵蚀。在某些特种工业设施中,还存在有硫酸和硫酸盐的混合腐蚀以及H2S、CO2腐蚀等。从一些实例中我们可以看出,破坏水泥混凝土的主要原因一般都不是机械应力, 而是多种腐蚀或者是自身内部发生化学反应。这就引起了人们对水泥混凝土的耐久性能的讨论。因此,研究水泥的抗腐蚀性能不仅对建筑材料具有至关重要的作用,而且会对提高各种工程建筑的耐久性能有重大的经济价值和使用价值。关于聚合物对水泥砂浆改性的主要途径是在其中加入能起到改性作用的聚合物。从前人的研究中可看到,聚合物水泥基复合材料都显著高于普通混凝土的`力学性能,比如抗折强度、抗压强度、粘结强度等都得到了极大的提高。与普通硅酸盐材料相比,聚合物水泥基复合材料有着自身的优势见表1。

表1 聚合物水泥基复合材料与普通混凝土的比较 性能

材料 普通混凝土 PCC

W/C 0.4~0.6 0.1~0.16

断裂 1 50~60

冲击 5 80

密度 3.1~3.2 2.5

抗拉强度 0.2~0.4 2~3

抗折强度 5~7 150~200

抗压强度 40~50 200~300

此外,聚合物水泥基复合材料还具有良好的耐化学腐蚀、抗渗性、低温下的抗裂性等。这就使得聚合物改性水泥基复合材料在一定范围内部分取代了钢铁、高分子材料(像MDF 水泥基复合材料制作的唱片、轮胎都是具体的实例)[11]。它能提高水泥石的抗腐蚀能力主要是因为聚合物的添加提高了提高水泥石的密实度。混凝土结构正常情况下可以存在至少30年,但如果存在源于生物的硫酸腐蚀不过短短几年就会被破坏掉[12]。修复或完全取代这种腐蚀结构越来越有必要,但这种修复代价昂贵一直不能满足社会。然而通过沥青或石蜡对水泥进行改性,可大大提高水泥的抗蚀性,这无疑会节约了资源,减少了不必要的浪费,为社会积累更多的财富。

3、实施方案及主要研究手段:

3.1、实验方案

3.1.1、原材料的准备;

(1) 沥青粉的研制

制得分别过200目和300目筛的沥青粉,并适量添加矿物掺合料来减小沥青粉的粒度。

(2) 石蜡粉的研制

通过在石蜡中添加矿物掺合料来粉磨石蜡,并制得掺有石蜡的粉末。

3.1.2、正交实验

(1) 因素水平表

因素水平用量(V%) 粒度(目) 温度(℃)

1 2(0.2) 100 100

2 4(0.4) 200 120

3 6(0.6) 300 150

(2) 根据正交表L9(34)列出以下几组实验:

序号用量(V%)粒度(目) 温度(℃)

指标

腐蚀前 抗压强度

(MPa) 抗Na2SO4腐蚀强度 (MPa) 抗Na2CO3腐蚀强度(MPa)

1 2(0.2) 100 100 2

2(0.2)

200

120

6

3 2(0.2) 300 150 4 4(0.4) 100 120 5 4(0.4) 200 150 6 4(0.4) 300 100 7 6(0.6) 100 150 8 6(0.6) 200 100 9

6(0.6)

300

120

注:括号内为石蜡的用量

3.1.3、以硅酸盐水泥为基体,按以上正交方案分别掺加沥青、石蜡成型,每种高聚物与水泥的复合分别作空白样,3天强度测试样,腐蚀样。分别测定抗压强度,抗硫酸盐及碳酸盐侵蚀的能力。

3.1.4、在把水泥块放入腐蚀液中前和从腐蚀液中取出,分别称取其质量,查看其质量损失。

3.1.5、每一个过程留样分别作物相分析和微观分析,进行腐蚀机理分析。

3.1.6、通过各组实验试样的对比,确定聚合物在水泥中的最优抗蚀配比。

3.2、研究手段

(1)用扫描电镜观察沥青、石蜡改性水泥的微观形貌,以及硫酸盐、碳酸盐腐蚀后的微观形貌。

(2)用X射线衍射仪分析沥青、石蜡改性水泥的物相组成。

(3)用压汞仪测试水泥试样的孔结构;

(4)利用粒度分析仪测试各添加物的粒径。

4、选题的创新之处:

目前已有许多聚合物乳液(如苯丙乳液、纯丙乳液、乙丙乳液等) 用于水泥砂浆的改性,而采用沥青和石腊这两种聚合物对水泥砂浆进行改性的研究却相对较少。实验利用沥青和石腊高分子的熔胀性,在水泥水化过程中,沥青和石腊受外界刺激产生一定的熔胀从而填充水泥石的内部孔隙,提高水泥的密实度,达到提高水泥抗蚀性的目的。

5、预期研究成果:

沥青、石蜡与水泥混合成型后,一部分沥青、石蜡颗粒填充在水泥孔隙里,另一部分沥青、石蜡颗粒在一定外界条件影响下分散在孔中的液相中,当自由水完全被水化和蒸发消耗掉后形成膜。这两方面共同作用大大提高了水泥的密实度并阻止了腐蚀液与水泥浆体的接触,从而使水泥的抗蚀性能得到改善。

参考文献:

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01 论文内容一般应由十个主要部分组成,依次为封面、中文摘要、英文摘要、关键字、目录、前言、论文正文、参考文献、附录、致谢。 1、封面 采用学校统一的封面格式,封面上填写论文题目、作者姓名、学号、所在院(系)、专业名称、指导教师姓名及完成日期。论文题目不宜过长,一般不超过25个字。论文封面中题目为小一号黑体字,可以分成1或2行居中打印;作者姓名、学号、所在院(系)、专业名称、指导教师姓名及完成日期等为仿宋—GB2312三号。 2、中文摘要 摘要是论文不加注释和评论的简短陈述,具有独立性和自含性,摘要中有数据、有结论,是一篇完整的短文,可以独立使用和引用,论文摘要在写法上一般不分段落,常采用无人称句。摘要中一般不用图表、化学反应式、数学表达式等,不能出现非通用性的外文缩略语或代号,不得引用参考文献。写作论文摘要时应注意能反映出以下几方面的内容:论文所研究的问题及其目的和意义;论文的基本思路和逻辑结构;问题研究的主要方法、内容、结果和结论。论文摘要一般200~400字。设计说明书的摘要一般为1000~2000字,摘要应该包含论文中的基本信息,应说明本项研究工作的目的和意义、研究方法(实验方法)、结果和结论,重点是结果和结论。注意突出具有创新性的成果和新见解。 3、英文摘要 英文摘要内容应与中文摘要基本对应,要符合英语语法,语句通顺,文字流畅。英文题目、摘要及关键词,论文中的英文一律采用“Times New Roman”字体。 4、关键词 关键词是为了文献标引而从论文中选取出来的用以表示全文主题内容信息款目的单词或术语。每篇论文一般选取3~8个关键词。 5、目录 目录是论文的大纲,反映论文的梗概。目录页每行由标题名称和页码组成,包括中英文摘要;前言;主要内容的章、条、款序号和标题;小结;参考文献;注释;附录;可供参考的文献题录、索引等。目录应将文内的章节标题编排清楚,目录中的章、条一般编排到二级,也可编排到三级(章、条、款),标题应该简明扼要。标题层次一般不应超过四级。“目录”两字用小二号粗黑体,下空两行为章、条、款及其开始页码,以小四宋体、1.3倍行距打印。 6、前言 前言是论文的第一章,是论文评阅人、答辩委员和读者了解论文研究背景和概况的主要篇章。主要目的是向论文评阅人、答辩委员和读者阐述论文中所要研究的问题以及与其有关的背景或对一些事项的说明。前言通常应包括以下四个方面:论文所研究的目标、国内外研究现状以及研究目的和意义;论文使用的理论工具、研究方法及技术路线;论文的基本思路和逻辑结构;论文参考的文献资料、使用的符号、计算公式等需要说明的问题。前言在写法上不分章节,提倡无人称句。 7、论文正文 论文正文是主体,一般由标题、文字叙述、图、表格和公式等五个部分构成。写作形式可因课题性质不同而变化,一般可包括理论分析、数据资料、计算方法、实验和测试方法,经过整理加工的实验结果分析和讨论,与理论计算结果的比较,个人的论点以及本研究方法与已有研究方法的比较。要求实事求是、理论正确、逻辑清楚、层次分明、文字流畅、数据真实、公式推导计算无误。文中若有与导师或他人共同研究的成果,必须明确指出;如果引用他人的结论,必须明确注明出处,并与参考文献一致。 8、参考文献 只列作者直接阅读过、在正文中被引用过的文献资料。参考文献一律放在论文结论后,不得放在各章之后。每条文献的项目必须完整,诸项缺一不可。各类文献的书写格式均应符合国家标准《GB771487文后参考文献著录规则》。论文中引用参考文献时,应在引出处的右上方用方括号标注阿拉伯数字编排的序号,按文中引用出现的顺序列在正文的末尾。特别在引用别人的科研成果时,应在引用处加以说明。文科论文可选用页脚注。“参考文献”以小四号黑体字左起打印,另起行以五号宋体字列参考文献。参考文献的排列顺序与在正文中的引用顺序一致,著录格式及示例。 9、附录 一般作为论文主体的补充项目。主要列入正文内过分冗长的公式推导;供查读方便所需的辅助性数学工具或重复性数据表格;由于过分冗长而不宜放置在正文中的计算机程序清单;论文使用的缩写说明;调查、实验材料等。论文的附录依次为附录1,附录2……编号。附录中的图表公式另编排序号,与正文分开。  10、致谢:对于提供各类资助、指导和协助完成研究工作以及提供对论文写作各种工作有利条件的单位及个人表示感谢。致谢应实事求是,真诚客观。 论文文稿一律采用白色A4纸标准大小打印,文稿四周应留有空白边缘,以便装订、复制和读者批注。页面设置为上方和左侧分别留边2.5 cm,下方和右侧分别留2.0cm,页眉、页脚:各为1.5、2.0 cm。

储氢瓶的技术研究进展论文

储氢罐和燃料电池堆的关系:储氢罐和燃料电池堆的关系,燃料电池堆是一种直接把燃料所具有的化学能转换成电能的发电装置,它具有能量转化率高、无噪声污染、环境友好等特点。采用氢气作为燃料的燃料电池是实现缓解能源压力、经济发展与环境和谐的最佳手段,由此并带动了氢能产业的大力发展。氢燃料电池汽车是氢能应用场景最具代表性的领域之一,汽车工程协会《节能与新能源汽车技术路线图》指出,到2030年,中国氢燃料电池汽车将超过百万辆。面对氢燃料电池汽车市场即将的喷井式增长,作为氢燃料汽车发展过程中的关键一环,车载储氢技术直接关系到燃料电池汽车的续航、成本与安全性。

1前言 石油和天然气两种处于自然状态的烃类化合物能源具有不可再生性,随着化石燃料耗量的日益增加,终将要枯竭,这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料、储量丰富的新的能源。氢能 就是这种能源,且氢能的研究同时还迎合了工业化国家日趋严格的环保政策,因而各国对氢能的研究变的日益活跃起来。 氢原子序数为1,常温常压呈气态,超低温、高压下又可成为液态。作为能源, 氢有以下特点: 1)氢是构成了宇宙质量的75%,存储量大。 2)氢的发热值高,是汽油发热值的3倍。 3)氢燃烧性好,点燃快,3%-97%范围内均可燃。 4)氢循环使用性好,燃烧反应生成的水可用来制备氢,循环使用。 5)氢利用形式多,可以产生热能、可用于燃料电池,或转换成固态氢作结构材料。 美国著名石油专家埃克诺米迪斯博士预测:主宰未来世界的能源将是氢能。 2氢能的主要应用领域 2.1二航天 早在M战期间,氢即用作A-2火箭液体推进剂。1970年美国”阿波罗”登月飞船使用的起飞火箭也是用液氢作燃料。 目前科学家们正研究一种”固态氢”宇宙飞船。固态氢既作为飞船的结构材料,又作为飞船的动力燃料,在飞行期间,飞船上所有的非重要零部件都可作为能源消耗掉,飞船就能飞行更长的时间。 2.2交通 在超声速飞机和远程洲际客机上以氢作动力燃料的研究已进行多年,目前已进人样机和试飞阶段。据欧洲空客公司预测,到2004年,欧洲生产的飞机将部分采用液氢为燃料。德国戴姆勒一奔驰航空航天公司以及俄罗斯航天公司从1996年开始试验,其进展证实,在配备有双发动机的喷气机中使用液态氢,其安全性有足够保证。 美、德、法等国采用氢化金属贮氢,而日本则采用液氢作燃料组装的燃料电池示范汽车,已进行了上百万公里的道路运行试验,其经济性、适应性和安全性均较好。美国和加拿大计划从加拿大西部到东部的大铁路上采用液氢和液氧为燃料的机车。 2.3:民用 除了在汽车行业外,燃料电池发电系统在民用方面的应用也很广泛。氢能发电、氢介质储能与输送,以及氢能空调、氢能冰箱等,有的已经实现,有的正在开发,有的尚在探索中。燃料电池发电系统的开发目前也开发的如火如茶:以PEMFC为能量转换装置的小型电站系统和以SOFC为主的大型电站等均在开发中。 2.4:其它 以氢能为原料的燃料电池系统除了在汽车、民用发电等方面的应用外,在军事方面的应用也显得尤为重要,德国、美国均已开发出了以PEMFC为动力系统的核潜艇,该类型潜艇具有续航能力强,隐蔽性好,无噪声等优点,受到各国的青睐。 3 氢能应用的主要问题 3.1:氢气制备 氢气能否广泛使用,制氢工艺是基础,目前主要的制氢工艺主要包括: 1)采用矿物燃料、核能、太阳能、水能、风能及潮汐能等方式电解水制备氢气是目前的主要研究方向,其中以利用太阳能制氢的研究最多也最有前途; 2)热化学循环分解水制氢方法是在水反应系统中加人中间物,经历不同的反应阶段,最终将水分解为氢和氧,且中间物不消耗; 3)光化学制氢是在有光照催化剂作用下,促使水解制得氢气; 4)矿物燃料制氢是利用化学方法将矿物中的氢元素提取出来的方法,如煤的焦化、煤的气化等; 5)生物质制氢是在将生物体中的氢元素通过裂解或者气化的方法提取出来的方法; 6)各种化工过程副产品氢气的回收,如氯碱工业、冶金工业等。水电解制氢、生物质制氢等制氢方法,现已形成规模,其中,低价电解水制氢方法在今后仍将是氢能规模制备的主要方法,目前应用中尚需要降低电耗。 3.2:氢气一运输 工业实际应用中大致有五种贮氢方法,即: (1)常压贮存,如湿式气柜、地下储仓; (2)高压容器,如钢制压力容器和钢瓶; (3)液氢贮存:采用液氢贮存,就必须先制备液氢,生产液氢一般可采用三种液化循环,其中带膨胀机的循环效率最高,在大型氢液化装置上被广泛采用;节流循环,效率不高,但流程简单,运行可靠,所以在小型氢液化装置中应用较多。氦制冷氢液化循环消除了高压氢的危险,运转安全可靠,但氦制冷系统设备复杂,故在氢液化中应用不多。 (4)金属氢化物:当用贮氢合金制成的容器冷却和压人氢时,氢即被储存;加热这一贮存系统或降低其内部压力,氢就会释放出来。 目前金属氢化物合金体系主要有:l)LaNi5系合金;2)MnNi5系合金等;3)TiMn系合金;4)TiMn系合金(ABZ);5)镁系合金;6)纳米碳等。 (5)除管道输送外,高压容器和液氢槽车也是目前工业上常规应用的氢气输送方法。 3.3金属氢化物贮氢装置的开发 在氢的制备和贮存、输送问题解决后,下一步的研究就是氢化物贮氢装置的开发,目前主要包括以下两类: 3.3.l固定式贮氢装置 固定式贮氢器其服务场合多种多样,容量则以大中型为主。美国开发的以TiFe0.9Mn0.1合金为基体中型固定式贮氢器;日本则用MmNi4.5Mn0.5贮氢合金开发了叠式固定装置;德国用TiMn2型多元合金开发的贮罐是由32个独立贮罐并联而成,容量为目前世界上最大的;我国浙江大学分别用(MmCaCu)(NiA1)5增压型贮氢合金、MINi4. 5 Mn0. 5合金分别开发了两种固定式装置。 3.3.2移动式贮氢装置 移动式贮氢器除了携带运输氢气外,还可用于燃料电池氢燃料的存储。作为移动式装置要兼顾贮存与输送,因此要求重量轻、贮氢量大等问题。其中金属氢化物贮氢器不需附加设备(如裂解及净化系统),安全性高,适于车船方面应用;用常温型合金,质量贮能密度与 15 M Pa高压钢瓶基本相同,但体积可小得多。如德国海军的混合推进系统在潜艇,氧以液氧形式贮存,氢则以TIFe合金贮存。 3.4目前工作的方向 在PEMFC已有技术基础上,除继续加强大功率PEMFC的关键技术研究外,还应注意PEMFC系统工程关键技术开发和系统技术集成,这是PEMFC发电系统走向实用化过程的关键。 在航空领域则要是解决氢能的贮存和生产成本问题,目前的一个研究趋势是开始将传统的机翼设计成为可以容纳更多液态氢的新型构造。 在汽车领域的问题主要是存在贮氢密度小和成本高两大障碍:以储氢合金贮氢为动力的汽车连续行驶的路程受限制,而以液氢为动力的主要是由于液氢供应系统费用过高而受到限制。 氢在航天动力方面已广泛应用,例如大容量镍氢电池等,但氢能的大规模的应用还有待解决以下关键问题:l)廉价的制氢技术;2)安全可靠的贮氢和输氢方法。 4 未来氢能经济社会的特色 随着科学技术的进步和氢能系统技术的全面进展,氢能应用范围必将不断扩大,氢能将深人到人类活动的各个方面,因而我们可以勾勒出未来氢能经济社会的一副大致图画: l)、化石能源(石油、煤炭、天然气)封存,留作化工原料; 2)、建立居家小型电站,取消远距离高压输电,通过管道网,送氢气至千家万户。 3)、各种类型空气一氢燃料电池成为普遍采用的发电工具。 4)、取缔内燃机动力,汽车、火车、飞机改用燃料电池,消灭了一切能源污染隐患和内燃机车噪音源。 5)、每个城市和家庭有能源供应和回收的完善循环系统。 6)取消火力发电,核电站、水利发电站、风力发电站、潮汐发电完成正常的电力供应后,剩余电力用于电解水制氢,作为储备能源。 5 我国发展氢能的对策 氢能的研究和应用是历史不可逆转的潮流,各国政府目前均对此展开了大量的研究,我国在这方面也投入了不少的人力、物力、财力,并取得了一定的成果,但我们也应该看到目前我们与工业化国家的差距,根据我国的国情制定相应的氢能发展战略,个人认为应包括以下的几点: (1)电解水制氢是获取氢源的重要途径,目前因耗电量大、电价高导至氢气成本高,推广使用受到限制,开发新型电解水制氢工艺,降低能耗也是一个重要的议题。 (2)各种新的制氢方法如从HZS制氢、从生物质制氢及用热化学法水分解制氢以及化工产品中副产品氢气的回收等应予以重视; (3)储氢材料的研究国内进行了较多的研究,但是目前很少有实用化的报道,因而开展科技成果的转化以及新型储氢和输氢装置的研究也尤为重要; (4)氢能未来应用的主要领域还是在燃料电池方面,我国开展这方面的研究也已经有一定基础,但主要是集中在研究燃料电池组件方面,对于系统集成等研究报道不多,同时由于资金和技术方面等因素,目前与国外还是有较大的差距,因而应加大投资力度,迎头赶上。 (5)氢能开发最有前景的方式是与太阳能结合,因而对于太阳能电池系统及材料的研究也应当引起足够的重视。 6结语 就环境保护和市场需求而言,洁净和成本是两个关键参数,光有洁净而成本过高就没有市场,因而目前降低氢能的利用成本成为当务之急,各工业化国家对这方面的研究都十分重视,其中美国政府决定今后五年为开发氢能拨款 17亿美元,力争到 2040年以前使每天的石油消耗量减少 1100万桶。世界上40家重要的汽车厂商中,已有25家决定考虑采用氢能,以适应日益严格的环保政策。因而虽然目前困难重重,但在不久的将来我们可以预见氢能的利用一定能够走进我们生活的方方面面。

压缩液化成水

钢瓶不可以储存液氢。氢分子很小,压强达到一定程度,H2会透过钢瓶的金属原子空隙渗出来,无法储存。现在一般用储氢合金,生成金属氢化物,使用时加热逸出H2,还有就是新开发的碳纳米管用来储氢。

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论高电化学性能聚苯胺纳米纤维/石墨烯复合材料的合成

石墨烯是一种二维单原子层碳原子SP2杂化形成的新型碳材料,因其非凡的导电性和导热性、极好的机械强度、较大的比表面积等特性,引起了国内外研究者极大的关注.石墨烯已经被探索应用在电子和能源储存器件、传感器、透明导电电极、超分子组装以及纳米复合物[8]等领域中.而rGO因易聚集或堆叠而导致电容量较低(101 F/g)[9],这限制了其在超级电容器电极材料领域的应用.

另一方面,PANI作为典型的导电高分子之一,由于合成容易,环境稳定性好和导电性能可调等特性备受关注.具有纳米结构的导电材料,由于纳米效应不但能提高材料固有性能,并开创新的应用领域.PANI纳米结构的合成取得了许多的成果.PANI作为超级电容器电极材料因具有高的赝电容,其电容量甚至可高达3 407 F/g[10];然而,当经过多次充放电时PANI链因多次膨胀和收缩而降解导致其电容损失较大.碳材料具有高的导电性能和稳定的电化学性能,为了提高碳材料的电化学电容和PANI电化学性能的稳定性,人们把纳米结构的PANI与碳材料复合以期获得电容较高且稳定的超级电容器电极材料[11].

作为新型碳材料的石墨烯和PANI的复合引起了极大的关注[12].但是用Hummers法合成的GO直接与PANI复合构建PANI/GO复合电极因导电率低而必须还原GO,化学还原剂的加入虽然还原了部分GO而提高了导电性能,但也在一定程度上钝化了PANI [13],另外排除还原剂又对环境造成一定程度的污染.因而开拓一条简单且环境友好的制备PANI/rGO复合材料作为超级电容器的电极路线仍然是一个难题.

基于以上分析,首先使PANI和GO相互分散和组装,借助水热反应这一绿色环境友好的还原方法制备PANI/rGO复合材料,以期获得高性能的超级电容器电极材料.

1实验部分

1.1原材料

苯胺(AR, 国药集团),经减压蒸馏后使用;氧化石墨烯(自制);过硫酸铵(APS, AR, 湖南汇虹试剂);草酸(OX, AR, 天津市永大化学试剂);十六烷基三甲基溴化铵(CTAB, AR, 天津市光复精细化工研究所).

1.2PANIF的制备

PANIF的制备按我们先前提出的方法 [14],制备过程如下:把250 mL去离子水加入三口烧瓶后,依次加入1.82 g CTAB,0.63 g 草酸以及0.9 mL苯胺,在12 ℃水浴上搅拌8 h;随后,往上述溶液中一次性加入20 mL含苯胺等量的过硫酸铵水溶液,同样条件下使反应保持7 h.所制备的样品用大量去离子水洗涤至滤液为中性,随后30 ℃真空干燥24 h. 1.3GO的制备

采用Hummers法制备GO,具体过程如下:向干燥的2 000 mL三口烧瓶(冰水浴)中加入10 g天然鳞片石墨(325目),加入5 g硝酸钠固体,搅拌下加入220 mL浓硫酸,10 min后边搅拌边加入30 g高锰酸钾,在冰水浴下搅拌120 min,再将三口烧瓶移至35 ℃水浴中搅拌180 min,然后向瓶中滴加460 mL去离子水,同时将水浴温度升至95 ℃,保持95 ℃搅拌60 min,再向瓶中快速滴加720 mL去离子水,10 min后加入80 mL双氧水,过10 min后趁热抽滤.将抽干的滤饼转移到烧杯中,加大约800 mL热水及200 mL浓盐酸,趁热抽滤,随后用大量去离子水洗涤直至中性.所得产品边搅拌边超声12 h后5 000 r/min下离心10 min,得氧化石墨烯溶液.

1.4PANIF/rGO复合材料制备

按照一定比例将含一定量的PANIF液与一定量的6.8 mg/mL 的GO溶液混合,使混合液总体积为30 mL, GO在混合液中的最终浓度为0.5 mg/ mL,磁力搅拌10 min后,将混合液转移到含50 mL聚四氟乙烯内衬的反应釜中进行水热反应,在180 ℃保温3 h;待反应釜自然冷却至室温后取出,用去离子水洗涤产物直至洗液无色后,于60 ℃真空干燥24 h,待用.按照上述步骤制备的PANIF与GO的质量比分别为5,10以及15,相应命名为PAGO5,PAGO10和PAGO15,对应的PANIF质量为75 mg,150 mg和225 mg.

1.5仪器与表征

用日本日立公司S4800场发射扫描电镜(SEM)分析样品的形貌;样品经与KBr混合压片后,用Nicolet 5700傅立叶红外光谱仪进行红外分析;用德国Siemens公司Xray衍射仪进行XRD分析;电化学性能测试使用上海辰华CHI660c电化学工作站.

电极制备和电化学性能测试:将活性物质(PANIF或PANIF/rGO)、乙炔黑以及PTFE按照质量比85∶10∶5混合形成乳液,将其均匀地涂在不锈钢集流体上,在10 MPa压力下压片,之后烘干得工作电极.在电化学性能测试过程中,使用饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极,铂片(Pt)作为对电极,在三电极测试体系中使用1 M H2SO4作为电解液进行电化学测试,电势窗为-0.2~0.8V.

比电容计算依据充放电曲线,按式(1)[15]计算:

Cs=iΔtΔVm.(1)

式中:i代表电流,A;Δt代表放电时间,s;ΔV代表电势窗,V;m代表活性物质质量,g.

2结果与讨论

2.1形貌表征

图1为PANIF和PAGO10形貌的SEM图.低倍的SEM(图1(a))显示所制备PANIF为大面积的纳米纤维网络;高倍的图1(b)清晰地显现该3D纳米纤维网络结构含许多交联点.PANIF和PAGO10混合液经过水热反应后,从低倍的SEM(图1(c))可以看出,PAGO10复合物具有交联孔状结构;提高观察倍数(图1(d)和图1(e))后可以发现样品中rGO 与PANIF共存;而高倍的图1(d)清晰地显示出了rGO与PANIF紧密结合,且合成的褶皱rGO因层数较少而能观察到其遮盖的PANIF.从图1可知:成功合成了大面积的PANIF以及互相均匀分散的PANIF/rGO复合材料.

2.2FTIR分析

图2为PANIF,GO以及PAGO10 3种样品的FTIR图.图2中a曲线在1 581 cm-1,1 500 cm-1,1 305 cm-1,1 144 cm-1,829 cm-1等波数处展现的尖锐峰为PANI的特征峰,它们分别对应醌式结构中C=C双键伸缩振动、苯环中C=C双键伸缩振动、C-N伸缩振动峰、共轭芳环C=N伸缩振动、对位二取代苯的C-H面外弯曲振动.图2中b曲线为GO的红外谱图,在3 390 cm-1, 1 700 cm-1的峰分别对应-COOH中的O-H,C=O键振动,1 550~1 050 cm-1范围内的吸收峰代表COH/ COC中的C-O振动[16],可以看出,GO中存在大量的含氧官能团.图2中c曲线为PAGO10复合物红外吸收谱图,与GO,PANIF谱图比较, 可以发现PAGO10中的GO特征峰不太明显而PANI的特征峰全部出现,这个结果归结于GO含量少以及GO经水热反应后形成了rGO,另外也表明水热反应对PANI品质无大的影响.

2.4电化学性能分析

图4为样品的CV曲线,其中图4(a)为不同样品在1 mV/s扫描速率下的CV图,可以看出,4个样品均出现明显的氧化还原峰,这归因于PANI掺杂/脱掺杂转变,表明PANIF以及复合物显示出优良的法拉第赝电容特性.图4(b)为PAGO10在不同扫描速率下的CV曲线,由图可知PAGO10电极的比电容随着扫描速率减小而稳步增加,在扫描速率为1 mV/s时,PAGO10电极的比电容为521.2 F/g.

图5为PANI,PAGO5,PAGO10和PAGO15的充放电曲线以及交流阻抗图.图5(a)为电流密度为1 A/g时样品的放电曲线图,由图可知:4种样品均有明显的氧化还原平台,这与前述CV分析中的结果相吻合.根据充放电曲线,借助式(1),计算了4种样品在不同电流密度下的比电容,结果如图5(b)所示,很明显,相同电流密度下PAGO10比电容最大,当电流密度为1 A/g时,其比电容为517 F/g,这个结果表明PAGO10的电化学性能明显优于PANI/石墨烯微球和3D PANI/石墨烯有序纳米材料(电流密度为0.5 A/g时,比电容分别为 261和495 F/g)[18-19], 而PANIF比电容最小,仅为378 F/g;且在10 A/g电流密度下PAGO10的比电容仍保持在356 F/g 左右,这表明PAGO10电极具有优异的倍率性能.该复合材料比电容以及倍率性能得到极大提高源于rGO与PANIF两组分间的协同效应.在充放电过程中连接在PANIF间的rGO为电子转移提供了高导电路径;同时,紧密连接在rGO上的PANIF有效阻止水热还原过程中石墨烯的团聚,增加了电极/电解质接触面积,从而提高了PANIF的利用率而使得容量增加. 为了更清晰地了解所制备材料的电子转移特点以及离子扩散路径,对样品进行了交流阻抗测试,图5(c)为4个样品的Nyquist图.从图5(c)可知:在高频区、低频区均分别具有阻抗弧半圆、频响直线.在高频区,电荷转移电阻Rct大小顺序为RPAGO5

值说明rGO的加入提高了电极材料的导电性.在低频区,直线形状反映了样品电化学过程均受扩散控制,并且PAGO5所展现的直线斜率最大,说明其电容行为最接近理想电容,即频响特性最好,这也是源于rGO的加入提高了材料导电性以及复合物的独特微观结构.

氧化还原反应的发生,导致PANIF具有十分高的赝电容,但由于在大电流充放电过程中高分子链重复膨胀和收缩,导致其循环稳定性差而限制了其实际应用.为此,对ANIF和PAGO10进行循环稳定性分析.图6显示,PAGO10在5 A/g电流密度下经过1 000次充放电后,电容保持率为77%,而不含rGO的PANIF电极在2 A/g电流密度下充放电1 000次电容保持率仅为54.3%,这个结果表明PANIF循环稳定性较差;另外,rGO的加入形成的PANIF/rGO紧密的连接,降低了PANI链在充放电过程中的膨胀与收缩,使得链段不容易脱落或者断裂,从而PAGO10具有出色的循环稳定性.

3结论

采用自组装的方法,经水热反应,制备了PANIF/rGO复合电极材料.研究发现,rGO与PANIF紧密连接;而且,当PANIF与GO质量比为10∶1时,复合材料展现了最佳的电化学性能,当电流密度为1和10 A/g时,其比电容分别为517, 356 F/g.从上可知:合成的PAGO10具有高的比电容、较好的倍率性能和稳定性能,从而有望作为超级电容器电极材料在实践中应用.

浅谈水泥窑用新型环保耐火材料的研制及应用

1 概述

随着新型干法水泥生产技术在我国的迅速普及,我国水泥工业得到飞速发展,2012年,水泥总产量达21.8亿吨,占世界总产量55%左右。在20世纪六、七十年代,镁铬质耐火材料因具有良好的挂窑皮和抗水泥熟料的化学侵蚀性能,而被广泛应用于新型干法水泥窑的烧成带[1],并取得了良好的使用效果,但由于镁铬砖在使用过程中砖内的Cr2O3组分与窑气、窑料中的碱、硫等相结合,形成有毒的Cr6+化合物[2]。再加上原燃料中所带入的硫,碱与硫共存时形成另一种水溶性Cr6+有毒性致癌物质:R2(Cr,S)O4。水泥窑在正常运转中,其窑衬中镁铬砖内的一部分Cr6+化合物随着窑气和粉尘外逸,飘落在厂区及周边环境中,造成厂区大气的污染; 另一部分则残留在拆下的废砖中,废弃的残砖一遇到水就会造成地下水的污染;更直接的危害是在水泥窑折砖和检修作业时,窑气和碎砖粉尘中的Cr+6会给现场人员造成毒害,据有关专家论证,Cr6+腐蚀皮肤,使人易患上大骨病,进而致癌。因此,镁铬质耐火材料作为水泥窑内衬会对环境和人类造成长期污染和公害。

发达工业国家在水源、环境和卫生方面有着一系列配套的规范,其中德国对水泥厂预防“铬公害”的规定最普遍,执行也是最严格的,具体内容如表1所示:

我国于1988年4月颁布国家标准GB3838-88,对地面水中Cr6+含量进行明确规定,如表2所示:

这就使得水泥企业在使用镁铬砖做水泥窑内衬投入的环保费用加大,特别是用过镁铬残砖处理费用非常昂贵,因此,水泥窑用耐火材料无铬化是必然的发展趋势。

2 水泥窑烧成带新型环保耐火材料的研制

2.1 研制思路

目前,用于水泥回转窑烧成带的无铬环保耐火材料主要有镁白云石砖和镁铝尖晶石砖。镁白云石砖对水泥熟料具有良好的化学相容性和优良的挂窑皮性,但是抗热震性差,抗水化性差;镁铝尖晶石砖具有良好的抗热震性和抗侵蚀性,但是挂窑皮性差[3,4]。镁砖中引入铁铝尖晶石制成的第二代新型环保耐火材料―新型环保耐火材料,结构韧性好,抗碱盐及水泥熟料侵蚀能力强,具有良好的挂窑皮性能,在烧成带能有效延长使用寿命,是目前适合我国国情的新一代水泥窑烧成带用无铬耐火材料。但该产品的关键是铁铝尖晶石原料的合成、加入量、加入方式及有关工艺条件对制品性能的影响。

2.2 试验与研究

2.2.1 铁铝尖晶石的合成。铁铝尖晶石是一种自然界少有的矿物,化学分子式为FeAl2O4,其中含58.66%A12O3和41.34%FeO。铁铝尖晶石为立方体结构,二价阳离子占据四面体位置,三价阳离子填充在由氧离子构成的面心立方中。其理论密度为4.39g/cm3,莫氏硬度为7.5。要形成铁铝尖晶石,必须保证氧化亚铁(FeO或FeOn)是处于其稳定存在的条件下。只有在FeO能稳定存在的区域内,才能保证与Al2O3形成的化合物是FeO? Al2O3尖晶石,而在FeO稳定存在的区域以外的条件下,铁的氧化物与Al2O3作用得到的产物很难说是FeO?Al2O3尖晶石,而可能是含有大量或主要是Fe2O3-Al2O3的固溶体[5]。FeOn- Al2O3的系相图如图1所示:

为了得到高质量的合成铁铝尖晶石,我们特聘请了欧洲知名耐材专家进行专业技术指导,经过大量试验,掌握了烧结合成铁铝尖晶石的关键技术,为生产达到国际水平的新型环保耐火材料打下了良好的基础。在生产中把FeO与Al2O3按一定比例混合均匀后压制成荒坯,在保证“FeO”稳定存在的气氛下,经高温烧成,制得FeO? Al2O3尖晶石含量为97%以上的烧结铁铝尖晶石。产品衍射如图2所示:

2.2.2 原料与制品的性能 ①原料的选择。根据我们的生产经验,结合水泥窑烧成带对耐火材料的要求,我们选用优质镁砂、合成尖晶石为原料,并加入特殊添加剂来强化制品的性能,研制生产出第二代无铬镁尖晶石砖―新型环保耐火材料。所用原料理化指标如表3所示。②制品的性能。将原料破碎成所需的粒度,采用四级配料,经强力混碾、高压成型、高温烧成。产品的显微结构见图3,产品理化指标与国外同类产品对比情况如表4所示。

2.2.3 铁铝尖晶石对制品性能的影响 ①铁铝尖晶石加入量对制品耐压强度的影响。从图4可以看出:随着铁铝尖晶石增加制品的耐压强度呈现出先升后降的趋势,这是由于铁铝尖晶石与镁砂互溶的结果,铁铝尖晶石的加入量在10%时,制品的强度达到最大值。②铁铝尖晶石加入形式对制品抗热震性能的影响。从实验结果表5可以看出:以颗粒形式加入铁铝尖晶石制品的抗热震性比以细粉形式加入铁铝尖晶石制品相对较好。

2.3 产品的性能

2.3.1 结构韧性好、热震稳定性优良。新型环保耐火材料在烧成及使用过程中Fe2+离子扩散进入周边的氧化镁基质中,同时部分Mg2+离子扩散进入铁铝尖晶石颗粒,与铁铝尖晶石分解残留的氧化铝反应生成镁铝尖晶石,这一活化效应使制品在烧成或使用过程中,内部形成大量的微裂纹,重要的是铁铝尖晶石的分解过程、Fe2+离子和Mg2+离子的相互扩散在高温下持续进行,使得MgO-FeAl2O4耐

火材料在整个高温使用过程中,可以形成大量的微裂纹,这些微裂纹的存在有利于缓冲热应力、提高制品的结构柔韧性和热震稳定性。

2.3.2 强度高。从制品显微结构可以看出:制品内部铁铝尖晶石与高纯镁砂互溶,结构非常均匀致密,晶粒发育良好,颗粒与基质间通过晶间尖晶石相连接,结合良好,明显的提高了砖的密度和高温强度。

2.3.3 具有良好的粘挂窑皮性能。在使用过程中,制品中的Fe2O3与Al2O3都易与水泥熟料中的CaO反应生成C2F、C4AF等低熔点矿物,该矿物具有一定的粘度,可牢固粘附在新型环保耐火材料的热面,形成稳定的窑皮。我们把新型环保耐火材料和直接结合镁铬砖分别制成40mm×40mm×60mm样块,用90%水泥生料+5%煤粉+5%K2SO4,压制成Φ30×10mm圆饼,把圆饼放在两个样块中间,放入电炉内加热,温度升到1500℃,保温3小时,冷却后测其抗折强度,二者基本相同。由此可见,新型环保耐火材料粘挂窑皮性能优良。

2.4 产品的应用

新型环保耐火材料自2012年研制成功投放市场以来,通过河北鹿泉曲寨水泥公司、宁夏瀛海天琛水泥公司、内蒙古哈达图水泥公司、陕西尧柏水泥集团、北方水泥集团、河南锦荣水泥公司、新疆天基水泥公司、安阳湖波水泥公司等二十多家大型水泥企业2500t/d、5000t/d、6500t/d水泥窑烧成带应用,寿命周期均达到12个月以上,受到用户认可。

3 结论

材料 作文 议论文 范文 1:谈“捡”

前几日,听到这么一件事。某君偶拾一物,藏入家中。数日后,失主找上门来,某君不但不还,还理直气壮地说:“那不是偷的,不是抢的,是我捡的!”

好一个“捡的”!乍一听,似乎真是理直气壮,颇有点冠冕堂皇。是啊,“捡的”好像和“偷的”、“抢的”相去甚远,因为那“捡”不是偷偷摸摸,不是恐吓强迫,而是“光明正大”,不费吹灰之力。且也未见“捡”者上庭入狱,挨拳早打。由此看来,“捡”可真是一个一本万利的好买卖了!

不过,以上的想法虽很美妙,但可惜破绽太多。细细一想,即可知道“捡”与“偷”,与“抢”一样,用的是白取之法,图的是不劳而获之利,只不过这“捡”字多了件“合法”的外衣罢了。

“捡”是一种不劳而获的思想,是小市民阶层的作风。它的危害可不小:

其一,损害他人。“检”到财物,捡者得了利益,自然沾沾自喜,却不顾失主心急如焚。若是细物倒也算了,倘是影响他人一生命运的东西,岂不就等于谋财害命?

其二,终将害己。“检”者偶一得手,便有庆幸好运之感。长此下去,不劳而获的思想就会在脑中扎根。轻者,就像《守株待兔》中的农夫一样耽误光阴,浪费生命,重者,就会走上违法犯罪的道路。

其三,败坏风气。正因为“捡”表面上似乎与“偷”、“抢”相去甚远,所以其危害更大。若是人人仿效,都不思劳作,那么,只能导致道德沦丧,民风、社会风气的败坏。

以此观之,“捡”的危害是十分大的,切不可掉以轻心。因此,我们应该行动起来,向这种“捡”开战,以建设起社会主义精神文明。

材料作文议论文范文2:义,今何在

自古,中国便是一个坚守道义的国家。孔子最早提出了“义”:“四维不张,国乃灭亡。何谓四维?一曰礼,二曰义,三曰廉,四曰耻。”在春秋战国时期,义得到了最充分的发展。春秋战国多侠士,他们可以为国为民,舍生取义;可以知恩图报,不惧一死;可以为素不相识的人只因“激于义”而挥剑上前,哪怕付出的是自己的性命。侠士不一定是武功盖世,但他们的心中一定有着自己的信仰,忠诚于自己的义。

而在经济迅速发展的今天,在人们的生活日益富足的同时,我们是否会感到,社会上缺失了一些东西,它们名为忠诚、善良、坚持……它们有着一个共同的名字——义。

当你因被好友出卖而心痛不已时,你也许如背中暗箭,愤怒质问,但你的好友也有自己的好友。许诺时的信誓旦旦,转身后的欢喜奔走,只余一人伤心流泪。不因为何,只因当今的社会缺失了人与人之间的忠诚。自利的现实让人与人之间披上了保护色,好似一层看不见的房,将人心阻隔。缺少应有的忠诚,社会将越来越冷淡,即使在温室效应的现在,也会全球变冷。

当你因意外而摔倒在地时,你是渴望有人伸出双手,还是盘算着“扶起金额”?柏油路刺骨的温度传递到身上,心难道不会期待温暖;等待善良吗?善良的外延很广,似乎普天之下任何一件举手之劳的小事都可以用善良来完成,但真正心存善良的人又有多少?没有人敢说自己全身心的善良,但每个人的遗传因子都隐藏着它,和罪恶一样,不去触发,不会萌生。善良,其实很简单。

当你在生活中遇到无数坎儿时,你是咬咬牙坚持下去,还是叹口气就放弃。也许认为无能为力,也许认为无论付出多大的努力最终还是会输,但,那有啥?人不会输,输的只有自己,放弃才算是输,只要没有放弃,只要还活着,就永远没有“最终”。坚持走下去,哪怕暂时被打败,但那又如何?胜利总会来临。但现在,还有多少人明白坚持,有多少人因无力坚持而走上歧路,背叛了义?谁也无从知道。

是的,可能钱币装满了人们的口袋,却填不上人空虚的心;可能贫穷会使人衣衫褴褛,却不能让人心灵痛苦。泰戈尔说过:“信仰是个鸟儿,黎明还是黝黑时,就触着曙光而讴歌了。”义,就是信仰,它永远在人的内心深处,等待着人的坚持。

义,其实无时不有,无处不在。

材料作文议论文范文3:网络是两面派

现在时代可能流行的就是网络了,大多数的男女老少都沉迷在电脑游戏之中。但是任何事情都有它的两面性——好与不好。

网络有它的好的一面也有它不好的一面。比如我看见过一条新闻报导:一个小孩子的爸爸妈妈在外地打工,他在奶奶家里生活。奶奶身上的钱只够生活费,奶奶不肯给钱他去上网,他只好去偷奶奶的钱。奶奶知道了,把钱收回了袋子里。他问奶奶要,奶奶不肯给,小男孩用一把刀,把奶奶给杀。后来小男孩被警察以杀人罪抓了。网络不但危害人,还会有不良的信息,还会影响视力,对中小学生的脊柱更是没有好的,还有许多小学生在网吧玩游戏,家长不知道,更是会影响孩子的身心健康。

其实,网络也是有不少的好处。如果你有不懂的知识可以上网查资料,上网还可使我们人人的联系都方便起来。可以在大考和小考前放松自己的心情,不让自己太紧张。另外上网购物也挺方便的,而且又便宜实惠。我还听别人说过有些地区诞生了“绿色网吧”呢!没有什么不健康的内容。我挺喜欢这种“绿色网吧”的。

任何事物都有它的两面性。网吧也一样,这就是网络的两面性,网络就是两面派。

材料作文议论文范文4:炒作

现在想要出名似乎是一件很容易的事,在网上我们也经常看到一些不甘于平凡的哥哥姐姐们大秀他们的主场,尽管芙蓉姐姐样貌不佳,但她红了,尽管凤姐平庸至极,但她“火”了,皆因炸作。

大家都知道媒体的威力,它的特点就是快准狠,还有就是具有可以捧你上天也可轰你下地的整人本领。一旦被媒体盯上,你的一言一行都会被放在放大镜下细细观察,若是稍有差池,运气好的话,一夜爆红,身价直线上升,若是运气差,那你等着被炮轰吧。

炒作分两种,一种自发地,有意识地炒作,一种则是毫无意识,完全在别人推波助澜之下进行,而被炒作的大抵也是些平平常常老百姓,他们对这娱乐圈的事根本不了解,却无缘无故给推到风口上。林浩,一个普普通通的小男孩,怀着一颗热忱的心去救人,本应是值得被弘扬的美好品质,却被媒体拉来炒作,代言 广告 纷至沓来,利用他的形象去赚钱,即使是再高洁的形象也会被这利欲之心给玷污。被炒作的人,他们大都希望能回到正常的,属于自己的生活,因为媒体的炒作,外界对他的看法和意见,给他们的生活带来很大的影响,束缚着他们。被媒体关注后,他们的言行都将受极大的限制,若有差池,就会被人拿来议论,似乎完全没隐私可言,给他们的心理也带来很大的伤害。

炒作现在已经成为一种势头,为了出名,为了红,什么样千奇百怪的炒作都有,就只是为了赢得大众的关注,满足虚荣心的需要。有的甚至会出现失实的报道,捏造、扭曲事实,误导群众的感观,致使许多不公平的现象,给当事人也带来很大的伤害。炒作是一把双刃剑,只要我们利用得好,它就能给我们带来很多的好处,比如尽量炒一些值得让人尊敬的感人 事迹 ,值得学习的品质,而不那些贪图出名带来利益的无病呻吟,毫无实际意义的事件。

总之,我呼吁各界人士能够少些炒作,出名并不重要,重要的做人应该真诚、友善,不要去那些无谓的虚名,真正独特又富有创意炒作也能出名的。

储氢合金研究论文参考文献

某些金属具有很强的捕捉氢的能力,在一定的温度和压力条件下,这些金属能够大量“吸收”氢气,反应生成金属氢化物,同时放出热量。其后,将这些金属氢化物加热,它们又会分解,将储存在其中的氢释放出来。这些会“吸收”氢气的金属,称为储氢合金。储氢合金的储氢能力很强。单位体积储氢的密度,是相同温度、压力条件下气态氢的1000倍,也即相当于储存了1000个大气压的高压氢气。由于储氢合金都是固体,既不用储存高压氢气所需的大而笨重的钢瓶,又不需存放液态氢那样极低的温度条件,需要储氢时使合金与氢反应生成金属氢化物并放出热量,需要用氢时通过加热或减压使储存于其中的氢释放出来,如同蓄电池的充、放电,因此储氢合金不愧是一种极其简便易行的理想储氢方法。目前研究发展中的储氢合金,主要有钛系储氢合金、锆系储氢合金、铁系储氢合金及稀土系储氢合金。储氢合金不光有储氢的本领,而且还有将储氢过程中的化学能转换成机械能或热能的能量转换功能。储氢合金在吸氢时放热,在放氢时吸热,利用这种放热-吸热循环,可进行热的储存和传输,制造制冷或采暖设备。储氢合金还可以用于提纯和回收氢气,它可将氢气提纯到很高的纯度。例如,采用储氢合金,可以以很低的成本获得纯度高于99.9999%的超纯氢。储氢合金的飞速发展,给氢气的利用开辟了一条广阔的道路。储氢合金,当其用于电池,具有高放电(功率)性能和优异的放电性能,此外,裂化很少,循环寿命生能优异,并可被用于大型电池,尤其是电动车辆、混合动力电动车辆、高功率应用等等。该储氢合金具有伴随着储氢容量(H/M)变化的相变,并且当其储氢容量 (H/M)落入0.3~0.7或0.4~0.6范围内时,该储氢合金处于单一相或接近单一相的状态。

1前言 石油和天然气两种处于自然状态的烃类化合物能源具有不可再生性,随着化石燃料耗量的日益增加,终将要枯竭,这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料、储量丰富的新的能源。氢能 就是这种能源,且氢能的研究同时还迎合了工业化国家日趋严格的环保政策,因而各国对氢能的研究变的日益活跃起来。 氢原子序数为1,常温常压呈气态,超低温、高压下又可成为液态。作为能源, 氢有以下特点: 1)氢是构成了宇宙质量的75%,存储量大。 2)氢的发热值高,是汽油发热值的3倍。 3)氢燃烧性好,点燃快,3%-97%范围内均可燃。 4)氢循环使用性好,燃烧反应生成的水可用来制备氢,循环使用。 5)氢利用形式多,可以产生热能、可用于燃料电池,或转换成固态氢作结构材料。 美国著名石油专家埃克诺米迪斯博士预测:主宰未来世界的能源将是氢能。 2氢能的主要应用领域 2.1二航天 早在M战期间,氢即用作A-2火箭液体推进剂。1970年美国”阿波罗”登月飞船使用的起飞火箭也是用液氢作燃料。 目前科学家们正研究一种”固态氢”宇宙飞船。固态氢既作为飞船的结构材料,又作为飞船的动力燃料,在飞行期间,飞船上所有的非重要零部件都可作为能源消耗掉,飞船就能飞行更长的时间。 2.2交通 在超声速飞机和远程洲际客机上以氢作动力燃料的研究已进行多年,目前已进人样机和试飞阶段。据欧洲空客公司预测,到2004年,欧洲生产的飞机将部分采用液氢为燃料。德国戴姆勒一奔驰航空航天公司以及俄罗斯航天公司从1996年开始试验,其进展证实,在配备有双发动机的喷气机中使用液态氢,其安全性有足够保证。 美、德、法等国采用氢化金属贮氢,而日本则采用液氢作燃料组装的燃料电池示范汽车,已进行了上百万公里的道路运行试验,其经济性、适应性和安全性均较好。美国和加拿大计划从加拿大西部到东部的大铁路上采用液氢和液氧为燃料的机车。 2.3:民用 除了在汽车行业外,燃料电池发电系统在民用方面的应用也很广泛。氢能发电、氢介质储能与输送,以及氢能空调、氢能冰箱等,有的已经实现,有的正在开发,有的尚在探索中。燃料电池发电系统的开发目前也开发的如火如茶:以PEMFC为能量转换装置的小型电站系统和以SOFC为主的大型电站等均在开发中。 2.4:其它 以氢能为原料的燃料电池系统除了在汽车、民用发电等方面的应用外,在军事方面的应用也显得尤为重要,德国、美国均已开发出了以PEMFC为动力系统的核潜艇,该类型潜艇具有续航能力强,隐蔽性好,无噪声等优点,受到各国的青睐。 3 氢能应用的主要问题 3.1:氢气制备 氢气能否广泛使用,制氢工艺是基础,目前主要的制氢工艺主要包括: 1)采用矿物燃料、核能、太阳能、水能、风能及潮汐能等方式电解水制备氢气是目前的主要研究方向,其中以利用太阳能制氢的研究最多也最有前途; 2)热化学循环分解水制氢方法是在水反应系统中加人中间物,经历不同的反应阶段,最终将水分解为氢和氧,且中间物不消耗; 3)光化学制氢是在有光照催化剂作用下,促使水解制得氢气; 4)矿物燃料制氢是利用化学方法将矿物中的氢元素提取出来的方法,如煤的焦化、煤的气化等; 5)生物质制氢是在将生物体中的氢元素通过裂解或者气化的方法提取出来的方法; 6)各种化工过程副产品氢气的回收,如氯碱工业、冶金工业等。水电解制氢、生物质制氢等制氢方法,现已形成规模,其中,低价电解水制氢方法在今后仍将是氢能规模制备的主要方法,目前应用中尚需要降低电耗。 3.2:氢气一运输 工业实际应用中大致有五种贮氢方法,即: (1)常压贮存,如湿式气柜、地下储仓; (2)高压容器,如钢制压力容器和钢瓶; (3)液氢贮存:采用液氢贮存,就必须先制备液氢,生产液氢一般可采用三种液化循环,其中带膨胀机的循环效率最高,在大型氢液化装置上被广泛采用;节流循环,效率不高,但流程简单,运行可靠,所以在小型氢液化装置中应用较多。氦制冷氢液化循环消除了高压氢的危险,运转安全可靠,但氦制冷系统设备复杂,故在氢液化中应用不多。 (4)金属氢化物:当用贮氢合金制成的容器冷却和压人氢时,氢即被储存;加热这一贮存系统或降低其内部压力,氢就会释放出来。 目前金属氢化物合金体系主要有:l)LaNi5系合金;2)MnNi5系合金等;3)TiMn系合金;4)TiMn系合金(ABZ);5)镁系合金;6)纳米碳等。 (5)除管道输送外,高压容器和液氢槽车也是目前工业上常规应用的氢气输送方法。 3.3金属氢化物贮氢装置的开发 在氢的制备和贮存、输送问题解决后,下一步的研究就是氢化物贮氢装置的开发,目前主要包括以下两类: 3.3.l固定式贮氢装置 固定式贮氢器其服务场合多种多样,容量则以大中型为主。美国开发的以TiFe0.9Mn0.1合金为基体中型固定式贮氢器;日本则用MmNi4.5Mn0.5贮氢合金开发了叠式固定装置;德国用TiMn2型多元合金开发的贮罐是由32个独立贮罐并联而成,容量为目前世界上最大的;我国浙江大学分别用(MmCaCu)(NiA1)5增压型贮氢合金、MINi4. 5 Mn0. 5合金分别开发了两种固定式装置。 3.3.2移动式贮氢装置 移动式贮氢器除了携带运输氢气外,还可用于燃料电池氢燃料的存储。作为移动式装置要兼顾贮存与输送,因此要求重量轻、贮氢量大等问题。其中金属氢化物贮氢器不需附加设备(如裂解及净化系统),安全性高,适于车船方面应用;用常温型合金,质量贮能密度与 15 M Pa高压钢瓶基本相同,但体积可小得多。如德国海军的混合推进系统在潜艇,氧以液氧形式贮存,氢则以TIFe合金贮存。 3.4目前工作的方向 在PEMFC已有技术基础上,除继续加强大功率PEMFC的关键技术研究外,还应注意PEMFC系统工程关键技术开发和系统技术集成,这是PEMFC发电系统走向实用化过程的关键。 在航空领域则要是解决氢能的贮存和生产成本问题,目前的一个研究趋势是开始将传统的机翼设计成为可以容纳更多液态氢的新型构造。 在汽车领域的问题主要是存在贮氢密度小和成本高两大障碍:以储氢合金贮氢为动力的汽车连续行驶的路程受限制,而以液氢为动力的主要是由于液氢供应系统费用过高而受到限制。 氢在航天动力方面已广泛应用,例如大容量镍氢电池等,但氢能的大规模的应用还有待解决以下关键问题:l)廉价的制氢技术;2)安全可靠的贮氢和输氢方法。 4 未来氢能经济社会的特色 随着科学技术的进步和氢能系统技术的全面进展,氢能应用范围必将不断扩大,氢能将深人到人类活动的各个方面,因而我们可以勾勒出未来氢能经济社会的一副大致图画: l)、化石能源(石油、煤炭、天然气)封存,留作化工原料; 2)、建立居家小型电站,取消远距离高压输电,通过管道网,送氢气至千家万户。 3)、各种类型空气一氢燃料电池成为普遍采用的发电工具。 4)、取缔内燃机动力,汽车、火车、飞机改用燃料电池,消灭了一切能源污染隐患和内燃机车噪音源。 5)、每个城市和家庭有能源供应和回收的完善循环系统。 6)取消火力发电,核电站、水利发电站、风力发电站、潮汐发电完成正常的电力供应后,剩余电力用于电解水制氢,作为储备能源。 5 我国发展氢能的对策 氢能的研究和应用是历史不可逆转的潮流,各国政府目前均对此展开了大量的研究,我国在这方面也投入了不少的人力、物力、财力,并取得了一定的成果,但我们也应该看到目前我们与工业化国家的差距,根据我国的国情制定相应的氢能发展战略,个人认为应包括以下的几点: (1)电解水制氢是获取氢源的重要途径,目前因耗电量大、电价高导至氢气成本高,推广使用受到限制,开发新型电解水制氢工艺,降低能耗也是一个重要的议题。 (2)各种新的制氢方法如从HZS制氢、从生物质制氢及用热化学法水分解制氢以及化工产品中副产品氢气的回收等应予以重视; (3)储氢材料的研究国内进行了较多的研究,但是目前很少有实用化的报道,因而开展科技成果的转化以及新型储氢和输氢装置的研究也尤为重要; (4)氢能未来应用的主要领域还是在燃料电池方面,我国开展这方面的研究也已经有一定基础,但主要是集中在研究燃料电池组件方面,对于系统集成等研究报道不多,同时由于资金和技术方面等因素,目前与国外还是有较大的差距,因而应加大投资力度,迎头赶上。 (5)氢能开发最有前景的方式是与太阳能结合,因而对于太阳能电池系统及材料的研究也应当引起足够的重视。 6结语 就环境保护和市场需求而言,洁净和成本是两个关键参数,光有洁净而成本过高就没有市场,因而目前降低氢能的利用成本成为当务之急,各工业化国家对这方面的研究都十分重视,其中美国政府决定今后五年为开发氢能拨款 17亿美元,力争到 2040年以前使每天的石油消耗量减少 1100万桶。世界上40家重要的汽车厂商中,已有25家决定考虑采用氢能,以适应日益严格的环保政策。因而虽然目前困难重重,但在不久的将来我们可以预见氢能的利用一定能够走进我们生活的方方面面。

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