染料敏化太阳能电池用聚偏氟乙烯/丙烯酸酯互穿网络基凝胶聚合物电解质的制备与性能表征

采用聚偏氟乙烯和丙烯酸酯制备了一种具有互穿聚合物网络结构的凝胶聚合物电解质,并将其应用于染料敏化太阳能电池. 通过FTIR,SEM以及电化学分析等对具有多孔结构的聚合物电解质进行了表征,考察了不同交联单体及不同聚偏氟乙烯/丙烯酸酯质量比对准固态聚合物电解质性能的影响.结果表明,选择合适的交联单体和适宜的交联度可有效提高聚合物膜的孔隙率、吸液量和相应电解质的电化学特性.用聚偏氟乙烯/聚乙二醇二甲基丙烯酸酯互穿聚合物网络结构的电解质组装染料敏化太阳能电池, 在100 mW/cm2模拟光照下,短路电流Isc和开路电压Voc分别为8.476 mA·cm-2和0.674 V, 电池光电转换效率达到2.710%.     

圆化处理法制备高效大尺寸多晶黑硅太阳电池

采用金属辅助化学腐蚀法制备了多晶黑硅,并研究了极低浓度NaOH溶液对扩孔后黑硅结构的圆化作用及其对多晶黑硅太阳电池性能的影响。用扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)和量子效率(Quantum efficiency, QE)测试仪对黑硅表面形貌及黑硅电池性能进行了表征。结果表明,利用极低浓度的NaOH圆化扩孔后黑硅的尖端及棱角可以减少表面复合的影响。处理后的黑硅表面孔洞均匀且平滑,黑硅太阳电池400~900 nm可见光波段平均反射率为4.15%,批量生产的电池平均转换效率达到17.94%,比常规酸制绒工艺制备的电池平均转换效率提高了0.35%。     

Al掺杂对SnO_2纳米晶的能带及染料敏化太阳电池效率的影响

宽带隙二氧化锡(SnO_2)纳米晶体具有良好的物理化学稳定性和较高电子迁移率,可用于染料敏化太阳电池(DSSCs),也是DSSCs中TiO_2光阳极的重要替代品。然而,基于SnO_2光阳极的DSSC光生载流子易于复合,因此电池效率不高。故通过水热法合成了不同比例的Al掺杂SnO_2纳米晶,采用丝网印刷法制作Al掺杂SnO_2薄膜光阳极。在标准条件下(AM 1.5,100 mW/cm~2)测试电池效率,与纯SnO_2DSSCs相比,2%Al掺杂SnO_2电池的开路电压(0.6 V)、电流密度(9.61 mA/cm~2)、填充因子(61.08%)都有所提高,电池效率由1.28%提高到3.51%。研究结果表明:Al掺杂能有效调节SnO_2带隙,同时抑制光生载流子的复合,从而有效提高电池效率。     

具有最大功率点跟踪功能的双输入反激DC/DC变换器

采用双输入反激DC/DC变换器实现了太阳能电池和市电两种能源对负载的稳定供电,根据各种太阳能电池的特点,提出了双输入反激DC/DC变换器的控制策略:一方面使太阳能电池工作在最优状态,实现输出最大功率点跟踪,提高太阳能的利用率;另一方面当负载变化以及太阳能电池输出能量不足时可以从市电获取足够的能量以保证输出电压的稳定.最后通过仿真与实验,验证了本方案的可行性.     

石墨烯对电极的制备及其性能分析

石墨烯因具有卓越的导电性、快速的电荷迁移率、高的比表面积及良好的化学和热稳定性,石墨烯对电极应用于太阳能电池具有极高的研究价值。实验采用机械剥离法制备石墨烯,使用低温旋涂法将石墨烯溶液旋涂于FTO导电玻璃,制备出石墨烯对电极并应用于QDSCs。本研究主要对不同旋涂时间得到的不同厚层石墨烯对电极性能进行分析。随着旋涂时间的增加,石墨烯对电极交换电流密度值先增加后减小,短路电流密度Jsc以及电池效率也出现相应的先增后减变化趋势。实验证明旋涂时间为30 s时,石墨烯对电极J0达到最大,石墨烯对电极展现出了对电子空穴对较好的电活性,拟合数据显示石墨烯对电极Rct为2.049Ω·cm~2,短路电流密度Jsc增加到5.21 mA·cm~(-2),电池效率增加到1.87%达到最大。石墨烯对电极电镜测试显示旋涂时间为30 s对应石墨烯膜层厚度为2μm,石墨烯对电极性能最佳。     

基于倒金字塔减反射结构的多晶黑硅及其高效太阳电池

采用酸体系的纳米重构(Nano structure rebuilding,NSR)溶液对黑硅纳米结构进行重构,得到不同尺寸的倒金字塔减反射微结构,实现了低成本纳米减反射微结构多晶黑硅(Multicrystalline-black silicon,mc-bSi)太阳电池的量产。先用Ag金属催化腐蚀(Metal assisted chemical etching,MACE)对砂浆切割(Multi wire slurry sawn,MWSS)多晶硅片(Multicrystalline silicon,mc-Si)进行了研究,发现倒金字塔结构的面夹角均为54.7°,且500nm尺寸大小的倒金字塔结构黑硅太阳电池的转换效率达到了18.62%,电池的表面反射率降低至3.29%。研究了Ag/Cu双原子催化腐蚀法对金刚线切割(Diamond wire sawn,DWS)多晶硅片的制绒效果,发现多晶硅片表面金刚线切割痕几乎消失不见,采用倒金字塔尺寸为600nm的DWS片样品制备出了性能最佳的太阳电池,其开路电压Voc为640mV,短路电流密度Jsc为37.35A/cm2,填充因子FF为79.91%,最高效率为19.10%,高于同结构的MWSS多晶黑硅太阳电池。     

ITO界面修饰对量子点发光二极管性能影响研究

对量子点发光二极管(QLED)的阳极氧化铟锡(ITO)进行修饰可有效提高器件的性能,分别利用UV光照法和UV光照溶液法对QLED的阳极ITO进行修饰,研究了阳极修饰对降低注入势垒,提高载流子空穴的注入效率的作用。实验结果表明:与UV光照法相比,UV光照溶液法可更有效调节电荷注入势垒,使电子空穴注入更加平衡。在过氧化氢和邻二氯苯的体积掺杂比例为1∶5,UV光照时间为15 min时,器件最高外量子效率达11.97%、最高发光效率达3.54 cd/A和最高亮度达14 194 cd/m2。     

Si@SiO2/N掺杂碳复合材料的制备及电化学性能研究

提出了一种核壳结构的Si@SiO_2@NC(NC为N掺杂碳)复合材料用于改善锂离子电池硅基负极材料在充放电过程中硅的体积膨胀和导电性差而导致的容量衰减等问题。该复合材料采用氧等离子体技术处理Si纳米颗粒的表面获得SiO_2层,然后在其表面碳化聚苯胺涂层获得N掺杂的无定形碳。SiO_2中间层具有可靠的缓冲效果和良好的机械支撑,可以在充放电过程中抑制Si纳米颗粒的体积膨胀,N掺杂的无定形碳可以用作电子和Li~+的快速传输通道。与Si纳米颗粒相比,Si@SiO_2@NC复合材料的首次放电容量可达2 583.1 m Ah/g,库仑效率为81%,在电流密度为200 m A/g时,循环40次后仍然具有1 015 m Ah/g的高可逆容量。     

相变材料热控系统内部接触热阻的辨识方法研究

在相变材料热控系统的吸热融化过程中,由于材料与容器壁面之间的空穴效应形成的接触热阻,将对熔化传热形成阻尼效应.采用反演热传导反问题的方法,将参数辨识中的灵敏度法和共轭梯度法应用到实验,建立了一种可用于材料熔化过程界面稳态和瞬态接触热阻的辨识方法.模拟辨识与初步应用表明:辨识方法计算精度高、稳定性好,为精细化分析相变材料热控系统中的熔化吸热过程奠定基础.     

负载CuO/Cl活性炭的气态汞脱除特性

为了解CuO/Cl负载对活性炭吸附剂汞脱除特性的影响,开展了利用HCI,Cu(NO_3)_2·3H_2O,Cu(NO_3)_2·3H_2O混合NH_4Cl溶液3种浸渍负栽处理方法获得的活性炭吸附材料汞脱除性能实验研究.汞吸附实验在实验室规模的固态吸附刺汞吸附效能测定系统上进行.结果表明,3种负载改性的活性炭对单质汞的吸附能力均高于原始活性炭,且所获得的汞吸附能力从低到高依次为AC-CuO,AC-HCl,AC-CuO(Cl).活性炭负载CuO/Cl可以使吸附反应器出口处烟气中含有40%以上的二价汞,吸附能力的提高可归因于CuO对活性炭表面汞氧化的催化作用.温度提高有利于催化氧化过程,实际运行工况的最佳温度区间为370～470K.随着SO2浓度的升高,汞吸附能力明显降低.     

Immobilization of PANI on Mesoporous Carbon:Preparation and Supercapacitor Performance

Polyaniline(PANI)was effectively immobilized on the surface of ordered mesoporous carbon(OMC)by using Mn_2O_3 as sacrificial template.The observed microstructure and morphology indicate that a thin layer of PANI was coated on OMC uniformly.As a supercapacitor electrode material,the discharge capacity of the optimized PANI/OMC could reach 467 F/g,which is far higher than that of OMC,PANI and Mn_2O_3/OMC.Furthermore,PANI/OMC composites with different content of PANI are obtained by adjusting the amount of Mn_2O_3 on OMC and their properties are characterized.The results show that a thin layer of PANI can improve the capacity of PANI/OMC composites effectively and the further increase of PANI reduces the capacity of PANI/OMC composites.The sacrificial template method presented here is beneficial to coating a layer of polymer on carbon materials,and the content of polymer layer can be controlled by adjusting the amount of Mn_2O_3 in Mn_2O_3/OMC.     

绝缘层厚度对孔电解加工稳定性和精度的影响

通过对孔电解加工中加工间隙的电场和流场仿真,研究了电极绝缘层的涂覆尺寸特征对小孔加工性能的影响.进行了管电极电解小孔的试验,得到了理想的绝缘层厚度参数.试验和仿真均表明, 增大绝缘层厚度可以减小孔的侧面腐蚀面,并使孔圆度有所增加,同时提高了加工过程的稳定性,但过大的涂覆厚度易出现打火甚至加工短路.     

ADI-FDTD在激励源和完纯导体边界处的精确格式

证明了当采用交替方向隐式时域有限差分法(AD I-FDTD)计算时,完纯导体和激励源处的算法格式与无源空间的算法格式不同,并推导了AD I-FDTD算法在源和完纯导体所在网格处的精确格式。利用常规的FDTD、无源空间的AD I-FDTD以及在源和导体处采用精确格式的AD I-FDTD,分别计算了点源激励的在自由空间传播的二维TE波、TM波垂直入射于金属条带FSS的散射场。计算结果表明,如果计算域中包含导体或激励源,直接采用通常的AD I-FDTD格式会带来很大的计算误差,而采用该精确格式后,计算结果与FDTD的计算结果吻合,从而证明了本文导出的AD I-FDTD在导体和激励源处的精确格式的正确性和使用的必要性。     

气膜-发散冷却结构冷却效果的实验研究

为了研究气膜-发散组合冷却结构的冷却特征,设计了5种组合冷却结构形式,采用实验的方法对气动参数和几何参数对冷却效率的影响规律开展了研究,结果表明:(1)由于气膜的存在使得发散冷却的起始段冷却效率有很大的提高,极大提高了发散冷却结构的整体冷却效率;(2)随着发散孔纵向间距的增大,发散段整体冷却效率逐渐降低,但对发散冷却起始段的影响不大;(3)发散孔复合角对冷却效率对冷却效率的影响随吹风比的变化而变化,在小吹风比时,45°复合角的冷却效率最高;在吹风比较大时,在发散冷却段的中后部,0°复合角的冷却效率最高。     

TiO2光催化还原Cu2+

采用溶胶-凝胶法制备出TiO2光催化剂,在紫外光的作用下进行光催化还原Cu2 反应。结果表明:在本实验条件下,TiO2最佳投加量为50mg;在pH=6.0时Cu2 光催化还原效果最好;Cu2 浓度小于7.8mg/L时,光催化还原率增加,而Cu2 浓度大于7.8mg/L时,光催化还原率降低;Cu2 浓度小于7.8mg/L时,最佳空穴捕获剂为木糖,木糖添加量控制在反应液体积10%以内;Cu2 浓度大于7.8mg/L时,最佳空穴捕获剂为苯酚,苯酚添加量也应控制在反应液体积10%以内。     

平行进气孔气膜冷却对流换热系数的实验研究(英文)

设计了单排,双排和三排分布形式和不同孔径的离散气膜孔结构,采用实验的方法分别对其对流换热特性进行了研究。研究结果表明,对流换热系数随着吹风比的增大而增大。在小吹风比时,沿冷却壁面的对流换热系数变化分为3个区段,在较大的吹风比或者孔径较大时,离散孔气膜冷却对流换热系数的分布规律与气流横掠平壁的对流换热规律基本相似。此外,在气膜孔当量直径一定的情况下,气膜孔的排列形式和吹风比均对对流换热系数有显著的影响。     

Recent Advances in Hole Making of FRP/Metal Stacks:A Review

Weight reduction is a key driving force for materials development in aerospace industry,which leads to extensive usage of lightweight structural materials such as fiber reinforced polymer(FRP),titanium alloy,aluminum alloy,etc. Hole making is indispensable to assembling these lightweight components by riveted or bolted joints.However,hole making of FRP/metal stacks is always the most challenging task due to differences of material properties between FRP and metals. A comprehensive literature review on hole making of FRP/metal stacks in the last decade is given with a focus on four main aspects including drilling operation,drilling damages and machining parameter optimization,tool performance and wear,and developments in hole making technology. Finally,in order to ensure the precise and efficient hole making of FRP/metal stacks,an idea of low frequency vibration assisted drilling(LFVAD)FRP/metal stacks based on material removal characteristics is put forward by fully exploiting the unique advantages of LFVAD technology.     

直升机动力舱冷却系统冷却孔进气优化设计

对某型民用直升机动力舱冷却系统冷却孔的进气性能开展优化研究,参考飞机辅助动力单元(Applicant power unit,APU)进气系统形式设计了两类收风装置。采用数值仿真手段,对比分析在多个速度的前飞状态和不同爬升率的爬升状态下3处冷却孔的进气性能。结果显示基于Scoop型设计的收风装置在直升机大速度前飞状态收风效果最好,但在小速度前飞状态进气性能没有得到改善。基于Flush型设计的收风装置同样具有改善进气性能的作用,其最显著优点是在所有飞行状态均保证较高的冷却进气量。为后续的优化设计研究工作指明了方向。     

远场涡流检测中的相速度分析

对远场的相速特性作了较详细的分析。文中首先从电磁场有限元出发对轴向和径向上的似稳态场相速度作了仿真研究，发现其在空间某些位置上具有稳定的相速，与波特点相似。同时分析了参数μ，σ，ｆ对相速的影响。结果表明，其与电磁波在良导体中传播规律的定性分析相符。最后本文还对瞬态激励下的远场涡流效应作了一定分析，结果再次证明其具有似波特性。