微生物燃料电池（Microbial fuel cells, MFCs）是一种绿色能源技术，通过微生物的催化氧化代谢污水中的有机物同时产生电能，具有清洁环境和产电的双重优势，为可生物降解及可循环利用的废弃物转变成清洁能源提供了潜在的机会，在环境治理和能源利用方面表现出较好的应用前景。然而，目前相对较低的产电效率限制了MFCs的实际应用，其中阳极电极是产电微生物富集和传递电子的重要场所，与电池极化、电子导电性、生物相容性密切相关，是影响电池性能和运行成本的关键因素。碳纳米材料具有导电性好、比表面积大、孔隙率高、成本低等特点，被认为是微生物燃料电池重要的阳极材料，得到了广泛的研究和关注。本文主要从阳极电极种类、电极结构设计和电极材料改性等方面总结改善电极生物相容性、增加产电微生物附着量、提高反应活性位点的方法，并对提高产电性能的机理进行论述。最后对碳基电极材料进行展望，以期为制备高电化学活性的阳极材料提供理论指导

研究了一种[001]取向镍基单晶合金的蠕变特征和变形期间的微观组织结构.结果表明:在低温高应力和高温低应力条件下,合金具有较长的蠕变寿命和较低的稳态蠕变速率;在700℃,720MPa条件下,透射电镜(TEM)观察显示蠕变期间的变形特征是$\\frac{1}{2}$<110>位错在基体中运动,发生反应形成$\\frac{1}{3}$<112>超肖克利(Shockley)不全位错,切入γ'相后产生层错.在900℃,450MPa条件下,没有出现蠕变初始阶段,γ'相从立方体形态演化成筏形;在加速蠕变阶段,多系滑移开动,大量位错剪切γ'相是变形的主要机制.在1070℃,150MPa条件下,γ'相逐渐转变成筏形组织,并在γ/γ'界面处形成致密的六边形位错网,位错网可以阻止位错切入γ'相,提高蠕变抗力;在蠕变后期,位错以位错对形式切入γ'相,是合金变形的主要方式

以最小Gibbs自由能法计算固体氧化物燃料电池在不同组成碳基燃料气体组成下的理论积碳量,在此基础上讨论电池的理论开路电压(OCV),并测试在CO2重整甲烷下Ni-YSZ‖YSZ‖LSM阳极支撑固体氧化物燃料电池的OCV.计算表明,理论积碳量从C-H-O相图的C角往积碳界线处以均匀速率减小.当积碳全部发生电化学氧化时,建议提高燃料气的碳氢比以获得较高OCV;反之则建议减小碳氢比.当燃气组分接近位于C-H-O相图中OCV界线(OCV=0 V)时,OCV会发生急剧下降.同样地,实验表明,当燃气中CO2体积分数高于80%,会使得OCV大幅下降.综上可知,燃料气组分控制在积碳界线附近将有利于减少积碳并保证一定的电池发电性能.600℃时,在积碳界线的非积碳区侧,提高燃气中氢含量可提高OCV.而采用相同含量的CO2稀释时,CH4、H2和CO燃气下电池的OCV则依次降低.另外,实验表明升高外重整比例和降低温度,并不能显著提高OCV

为减少制备硅酸钙板对矿物原浆资源的损耗和提高对固体废弃物的协同利用效果, 试验以电石渣-煤基固废胶凝体系为原料来研制高强度的纯固废硅酸钙板, 并通过热重-差示扫描量热法、X射线衍射测试来分析硅酸钙板中生成的主要矿物成分及不同配比对硅酸钙板的强度变化关系.研究表明: 在水灰比为0.3的条件下, 使用电石渣完全替代水泥, 将粉煤灰和硅灰按1:1的质量比互掺调制所得的混合胶凝体系最终制得托贝莫来石型纯固废硅酸钙样板.在硅灰占原料的质量分数为0~10%范围内, 样板抗折强度随硅灰添量增加而升高, 硅灰添量为10%时样板达到最大抗折强度, 不同粒径的原料颗粒相互填充, 板内晶体与水化胶凝体相互咬合, 最终使得样板力学性能得到大幅提升; 样板的抗折强度随着NaOH添量的增加呈现先增后降的趋势, NaOH添加质量分数为4%时样板板面平滑, 强度达到最大值11.8 MPa, 该添量为NaOH的最佳添量, 通过扫描电镜分析发现加入4% NaOH时对该胶凝体系的水化反应起到最佳激发作用, 且样板料坯的微观结构对其最终的力学性能有重要影响, 但不起决定性作用, 其中决定其最终强度的是板坯内水化胶凝体的数量、形态以及其相互间的联结方式

选择石蜡基热塑性粘结剂,采用粉末注射成形(PIM)工艺制备烧结Sm2Co17永磁体.粘结剂由PW、HEPE、LEPE、PP和SA组成,通过分析喂料流变性能和磁体残碳含量,确定合适的组元配比(质量比)为PW:LEPE:PP:SA=7:1:1:1.在氩气和氢气混合气氛下热脱脂,永磁体的碳、氧含量较低.最终得到永磁体的磁性能为:剩磁Br=0.51T,内禀矫顽力Hcj=168kA·m-1,最大磁能积BHmax=21.3kJ·m-3.与传统方法制备的永磁体相比,PIM永磁体退磁曲线的方形度较差,磁性较低.造成磁体性能较差的原因是残碳的质量分数较高(≥ 0.33%),较高的碳含量导致磁体中出现高熔点的非磁性相ZrC,使Zr的有效含量降低,片状相和1:5相体积分数减少,胞状显微组织和微观结构被破坏,磁性能下降.因此,采用PIM工艺制备高性能烧结钐钴永磁体,其关键是降低磁体中的残余碳含量

利用热力学计算软件Thermo-Calc及镍基合金数据库,计算了三种700℃以上超超临界电站用过热器管道材料Inconel740、Inconel617和GH2984合金的热力学平衡相图,并对比了三种材料主要析出相的析出行为.计算结果表明:三种合金主要的析出相包括γ、γ'、碳化物、σ、η、δ、μ及α-Cr等,凝固过程中Mo、Nb和Ti元素偏析严重,会降低合金的初熔点,因此后期均匀化退火处理十分重要.另一方面,750℃时Inconel740合金γ'相析出量大于另外两种合金,并且Al和Ti含量对γ'相和η相析出行为有较大影响.碳化物的计算表明,Inconel617合金一次碳化物与另两种合金不同,并且其二次碳化物的析出温度范围最大.GH2984合金中Fe含量较大时会导致σ相出现,对合金的性能产生不利影响

利用高温高压反应釜模拟了N80钢在CO2分压1MPa、温度90℃、流速1m·s-1条件下地层水中不同时间的腐蚀行为,并应用SEM、EDS和XRD等微观分析手段研究了腐蚀产物膜的微观形貌、成分和结构特征,探讨了腐蚀产物膜的形成机制.结果表明:在腐蚀开始阶段(8h),腐蚀产物主要为Fe3C,并有少量的FeCO3形成.随着腐蚀的进行(72h后),腐蚀产物膜基本上为FeCO3.腐蚀产物膜由内外两层构成:内层膜是溶液中HCO3-不断透过膜进入膜/基界面与基体反应形成,并使膜/基界面不断向内推进;外层膜是由于溶液中Fe2+和CO32-的浓度超过FeCO3的容度积,FeCO3晶体在内层膜表面形核并长大而形成.外层膜的晶粒比较细小、致密.内层膜与外层膜的界面结合比较弱,而内层膜与基体的结合比较强

利用光镜、扫描电镜和能谱仪等显微组织分析方法研究了镍基耐蚀合金C-276经真空冶炼+电渣重溶后铸锭的枝晶特点和元素偏析情况,根据残余偏析指数模型计算结果选取了四种均匀化实验制度,并通过均匀化实验后的组织分析和Gleeble1500试验机热模拟锻造实验验证,最终确立了适合C-276合金的均匀化工艺.结果表明:合金中偏析程度最严重的元素为Mo;在选取的四种均匀化制度中,采用1170℃下加热20h的处理方式不仅可以较好地实现成分均匀化,还能保证晶粒尺寸不过度长大,从而确保合金的热加工塑性,是最为合理的均匀化制度.实验也证明利用残余偏析指数模型,计算结果与实验结果基本吻合,在预测和评价C-276合金均匀化工艺上是可信的

选择两种(Ni-A、Ni-B)成分不同的Ni基合金粉末,在STB A22钢基体上用火焰喷焊技术制备两种喷焊层.XRD和SEM背散射电子实验结果表明,喷焊层内的基体都是Ni和Ni3Fe相,其中Ni-A的基体中含有少量Cu.在Ni-A、Ni-B的喷焊层内分布有大量富Cr硬质第二相,在Ni-A的喷焊层中,该相有两种形态,且含有较多Mo元素.在Ni-B的喷焊层中,第二相分布均匀,且无Mo元素.高温硬度实验表明,由于喷焊层中形成了富Cr硬质第二相,Ni-A、Ni-B喷焊层的硬度较高,而由于Ni-A第二相中含有较多Mo元素,Ni-A的高温硬度比Ni-B高,两种喷焊层的高温硬度均比基材常温时高70%以上

用声发射(AE)技术研究了铁基合金上几种常见氧化层在恒温氧化和随后冷却过程中发生的开裂及剥落行为。获得了AE累积计数及温度对时间的变化曲线。通过显微镜、扫描电镜的观察和X射线射衍物相分析,确定了实验合金表面氧化层的主要物相。结果表明:除了加Si合金的氧化层在恒温氧化过程已开裂外,其余合金的氧化层均在冷却时开裂并剥落。Fe25Cr-10Al合金上α-Al2O3层的开裂及剥落最为剧烈。Fe-25Cr-7.5Nb合金的Cr2O3层AE总计数远远高于Fe-25Cr合金。而Fe-25Cr-4Ti和Fe-25Cr-9Mn的情况与Fe-25Cr大体相同