用于生物电化学系统的石墨烯电极新进展 被引量：5

1

作者 王强 黄丽萍 +2 位作者 于洪涛 全燮 陈国华 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2013年第5期889-896,共8页

可持续社会的发展需要成本低,并从废物或废水中提取能源或将能源转化为产品的环境友好技术.近年兴起的生物电化学系统(BESs)利用微生物催化不同电化学反应,是将废物或废水中能量转化为电能等多种产品的发展前景广阔的新技术.当有关反应... 可持续社会的发展需要成本低,并从废物或废水中提取能源或将能源转化为产品的环境友好技术.近年兴起的生物电化学系统(BESs)利用微生物催化不同电化学反应,是将废物或废水中能量转化为电能等多种产品的发展前景广阔的新技术.当有关反应的吉布斯自由能小于零,系统输出电能,此时的BESs即为微生物燃料电池(MFCs);相反,若反应的吉布斯自由能为正值,此时的BESs被称为微生物电解电池(MECs).随着研究工作的不断深入和拓展,BESs的电极性能已成为制约其应用的瓶颈.石墨烯以其独特的结构和优异的材料性能在BESs领域,特别是MFCs中得以应用.本文参考了最新的文献资料,综述了石墨烯应用于BESs的发展现状,包括应用于MFCs的石墨烯电极、掺杂石墨烯电极、担载石墨烯电极,对其在MECs中可能的应用,以及未来发展趋势予以展望. 展开更多

关键词 石墨烯 电极 生物电化学系统 微生物燃料电池 微生物电解电池

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粒子群算法下间歇过程的2D鲁棒约束预测输出反馈控制

2

作者 王立敏 贾林竹 +2 位作者 张旺喜 张日东 高福荣 《控制理论与应用》 北大核心 2025年第4期827-836,共10页

为有效解决间歇过程存在的不确定性、时滞、输入输出受限及状态不可测的问题,本文提出了一种基于粒子群算法(PSO)的2D鲁棒约束模型预测输出反馈控制方法.首先,引入扩展信息构建等价的维数扩展后的闭环预测模型;其次,构造带终端约束的优... 为有效解决间歇过程存在的不确定性、时滞、输入输出受限及状态不可测的问题,本文提出了一种基于粒子群算法(PSO)的2D鲁棒约束模型预测输出反馈控制方法.首先,引入扩展信息构建等价的维数扩展后的闭环预测模型;其次,构造带终端约束的优化性能指标函数以研究系统的控制优化问题;进一步,设计依赖时滞上下界的Lyapunov函数,根据稳定性理论可将系统优化转换为线性矩阵不等式(LMIs)的求解问题;接着,分别讨论了在重复性及非重复性干扰下系统鲁棒渐近稳定的充分条件,设计了相应的输出反馈控制器;然后,利用PSO对系统进行再次优化寻找更优解;最后,通过注塑过程的仿真实验验证了所设计方法的有效性. 展开更多

关键词 间歇过程 时滞 粒子群算法 模型预测控制 输出反馈

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初始非饱和多孔物料对冷冻干燥过程的影响 被引量：13

3

作者 于凯 王维 +2 位作者 潘艳秋 王威 陈国华 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期3110-3116,共7页

提出了'初始非饱和多孔物料冷冻干燥'的思想,从实验上验证具有一定初始孔隙的非饱和多孔物料对液体物料冷冻干燥过程的强化作用。设计、加工和组装了一套实验室规模的多功能冷冻干燥装置。采用'液氮制作冰激凌法',将以... 提出了'初始非饱和多孔物料冷冻干燥'的思想,从实验上验证具有一定初始孔隙的非饱和多孔物料对液体物料冷冻干燥过程的强化作用。设计、加工和组装了一套实验室规模的多功能冷冻干燥装置。采用'液氮制作冰激凌法',将以甘露醇为主要溶质的液体物料制备成具有不同初始孔隙的冷冻物料。对于相同质量和相同湿含量的非饱和冷冻物料,在相同的操作条件下,进行冷冻干燥实验,并与常规冷冻干燥相比较。结果表明,初始非饱和物料对冷冻干燥过程确实具有显著的强化作用。非饱和冷冻物料(初始饱和度0.28)的干燥时间比常规冷冻物料(初始饱和度1.00)能够节省36.4%。初始饱和度越小,干燥时间越短,干燥产品的含水率越低。 展开更多

关键词 冷冻干燥 液体物料 非饱和 初始饱和度 干燥曲线

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基于T-S模糊模型的间歇过程的迭代学习容错控制 被引量：9

4

作者 王立敏 杨继胜 +2 位作者 于晶贤 李秉芸 高福荣 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期1081-1089,共9页

间歇过程不仅具有强非线性,同时还会受到诸如执行器等故障影响,研究非线性间歇过程在具有故障的情况下依然稳定运行至关重要。针对执行器增益故障及系统所具有的强非线性,提出一种新的基于间歇过程的T-S模糊模型的复合迭代学习容错控制... 间歇过程不仅具有强非线性,同时还会受到诸如执行器等故障影响,研究非线性间歇过程在具有故障的情况下依然稳定运行至关重要。针对执行器增益故障及系统所具有的强非线性,提出一种新的基于间歇过程的T-S模糊模型的复合迭代学习容错控制方法。首先根据间歇过程的非线性模型,利用扇区非线性方法建立其T-S模糊故障模型,再利用间歇过程的二维特性与重复特性,在2D系统理论框架内,设计2D复合ILC容错控制器,进而构建此T-S模糊模型的等价二维Rosser模型,接着利用Lyapunov方法给出系统稳定充分条件并求解控制器增益。针对强非线性的连续搅拌釜进行仿真,结果表明所提出方法具有可行性与有效性。 展开更多

关键词 间歇过程 2D T-S模糊模型 模糊迭代学习容错控制 过程控制 稳定 系统工程

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正极材料Li1．2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2的表面包覆改性研究 被引量：17

5

作者 邓胜男 施志聪 +2 位作者 郑隽 刘贵昌 陈国华 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期463-466,共4页

采用共沉淀结合固相反应方法合成了富锂的Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2正极材料,并分别以CeO2和AlF3对这种材料进行了表面包覆改性。采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、透射电子显微镜法(TEM)等方法表征材料的结构和形貌... 采用共沉淀结合固相反应方法合成了富锂的Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2正极材料,并分别以CeO2和AlF3对这种材料进行了表面包覆改性。采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、透射电子显微镜法(TEM)等方法表征材料的结构和形貌。所合成的球形Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2材料为层状晶体结构。AlF3可以均匀包覆在Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2材料表面,包覆层厚度约为2 nm。AlF3包覆后富锂材料的电化学性能提升效果优于CeO2。AlF3包覆量为1%时,该富锂三元氧化物正极材料的首次充放电效率、容量保持率及倍率性能得到了显著的提高。EIS分析表明,AlF3包覆可避免富锂三元氧化物正极材料与电解液的直接接触,降低了传荷阻抗,从而有效提高了材料的电化学性能。 展开更多

关键词 锂离子电池 正极材料 Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2 ALF3 包覆

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具有预制孔隙多孔物料的冷冻干燥 被引量：8

6

作者 李恒乐 王维 +1 位作者 李强强 陈国华 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期2857-2863,共7页

实验探究了具有初始预制孔隙多孔物料对冷冻干燥过程的强化作用。以注射用抗生素药剂——头孢曲松钠为主要溶质,采用'液氮制作冰激凌法'制备了具有不同初始孔隙率的冷冻物料,在相同的条件下进行冷冻干燥实验。结果表明,初始饱... 实验探究了具有初始预制孔隙多孔物料对冷冻干燥过程的强化作用。以注射用抗生素药剂——头孢曲松钠为主要溶质,采用'液氮制作冰激凌法'制备了具有不同初始孔隙率的冷冻物料,在相同的条件下进行冷冻干燥实验。结果表明,初始饱和度为0.3的冷冻物料(初始孔隙率为0.67)干燥时间比饱和物料(初始孔隙率为0)缩短了21.3%。干燥产品的SEM图显示,初始非饱和冷冻物料的固体骨架和孔隙结构连续而均匀,初始饱和度越低,骨架越纤细,可大大地降低传质阻力。对冷冻速率和退火处理的研究表明,冷冻速率对于两种物料干燥过程的影响甚微;退火处理能够提高冷冻干燥速率。适当提高操作温度可以明显缩短两种物料的干燥时间;操作压力对冷冻干燥过程几乎没有影响。 展开更多

关键词 干燥 多孔介质 实验验证 初始孔隙 冷冻速率 退火

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流化床氛围下多孔物料干燥传热传质的数值模拟 被引量：6

7

作者 王维 王璐瑶 +1 位作者 许英梅 陈国华 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期1044-1049,共6页

用有限差分法数值求解一个热、质传递耦合模型,理论研究多孔物料流化床干燥过程。方程离散采用全隐格式的控制容积方法,三对角矩阵法(TDMA)用来求解线性方程组。选用球形的苹果丁作为多孔物料。在典型操作条件下,通过分析温度、饱和度... 用有限差分法数值求解一个热、质传递耦合模型,理论研究多孔物料流化床干燥过程。方程离散采用全隐格式的控制容积方法,三对角矩阵法(TDMA)用来求解线性方程组。选用球形的苹果丁作为多孔物料。在典型操作条件下,通过分析温度、饱和度和压力的分布侧形,讨论了物料内部的热、质传递机理。在对比条件下,考察了气体入口温度、气速和床面积因子对干燥过程的影响。结果表明:干燥过程受气、固相间的耦合传热传质的影响十分明显,干燥时间随气体入口温度和气速的提高而减少;随床面积因子的增大而增加。 展开更多

关键词 传热传质 多孔物料 离散 流化床干燥

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初始非饱和多孔物料对冷冻干燥影响理论分析 被引量：4

8

作者 王维 陈墨 +2 位作者 王威 潘艳秋 陈国华 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期6-12,共7页

为提高过程的经济性,提出了液体物料初始非饱和冷冻干燥的技术思想．推导了冷冻干燥质、热耦合传递模型,模型采用了新的吸附-解吸平衡关系,并考虑了吸湿效应．控制方程用有限容积法进行数值求解．待干水溶液中的溶质选用典型的药物赋形... 为提高过程的经济性,提出了液体物料初始非饱和冷冻干燥的技术思想．推导了冷冻干燥质、热耦合传递模型,模型采用了新的吸附-解吸平衡关系,并考虑了吸湿效应．控制方程用有限容积法进行数值求解．待干水溶液中的溶质选用典型的药物赋形剂——甘露醇．结果表明,初始非饱和多孔物料能够显著减少干燥时间,达到强化冷冻干燥的目的．随初始孔隙率 ε_0（1-S_0） 的不断增大,干燥时间逐渐缩短；在物料初始饱和度 S_0为0.30~0.35时,干燥时间达到最短．依据干燥过程中饱和度和温度的分布,分析了物料内部质、热传递机理和干燥速率控制因素．对有效质量扩散系数 K_S 和有效导热系数 λ＋K_T ΔH 的分析显示,随着冷冻干燥的进行,物料瞬时孔隙率 ε_0（1-S） 不断增大,过程将由传质控制逐渐变为传热控制． 展开更多

关键词 初始非饱和 冷冻干燥 数值模拟 传热传质 多孔介质

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介电材料辅助的微波冷冻干燥的实验研究 被引量：3

9

作者 王维 潘艳秋 +1 位作者 赵明举 陈国华 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期923-928,共6页

设计、加工和装配了一套实验室规模的微波冷冻干燥装置,旨在实验验证介电材料对微波冷冻干燥液体物料的强化作用。介电材料用烧结的碳化硅(SiC),石英玻璃作为介电材料的参照物;甘露醇,一种典型的药物赋形剂被选为待干溶液中的溶质。实... 设计、加工和装配了一套实验室规模的微波冷冻干燥装置,旨在实验验证介电材料对微波冷冻干燥液体物料的强化作用。介电材料用烧结的碳化硅(SiC),石英玻璃作为介电材料的参照物;甘露醇,一种典型的药物赋形剂被选为待干溶液中的溶质。实验结果表明使用介电材料可以有效地强化微波冷冻干燥过程。与传统冷冻干燥相比干燥速率大大加快,在试验条件下干燥时间可以节省20%。微波加热逐渐生效并且主要体现在干燥过程的后半部分。当溶液中的固含量很低或者固体物质具有很小的介电损耗因子时,如果不用介电材料,微波加热的效果不明显。 展开更多

关键词 微波冷冻干燥 介电材料 药物赋形剂 水溶液 干燥曲线

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注塑过程中注射保压阶段最小运行时间控制方法 被引量：1

10

作者 王立敏 朱城杰 +1 位作者 于晶贤 高福荣 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期53-56,共4页

针对注塑成型过程中的主要阶段注射段与保压段,提出了最小运行时间控制方法,在保证控制系统性能基础上使运行时间最小。考虑注射段与保压段系统模型维数不同,将注射段与保压段看做一个不同维切换系统并将其转化为等价二维系统。利用平... 针对注塑成型过程中的主要阶段注射段与保压段,提出了最小运行时间控制方法,在保证控制系统性能基础上使运行时间最小。考虑注射段与保压段系统模型维数不同,将注射段与保压段看做一个不同维切换系统并将其转化为等价二维系统。利用平均驻留时间方法,在二维系统理论框架内,研究系统指数稳定与最小运行时间问题。仿真结果证明所提出方法的有效性与实用价值。 展开更多

关键词 注塑成型 不同维切换系统 迭代学习控制 平均驻留时间方法

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介电材料辅助的微波冷冻干燥的数值模拟

11

作者 王维 许英梅 +1 位作者 马鸿信 陈国华 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期575-580,共6页

通过数值求解一个考虑吸湿效应的带有移动升华界面的多孔介质热、质传递耦合模型,理论考察介电材料对微波加热冷冻干燥过程的影响。介电材料用烧结的碳化硅(SiC)。甘露醇,一种典型的药物赋形剂被选为待干溶液中的溶质。模拟结果表明在... 通过数值求解一个考虑吸湿效应的带有移动升华界面的多孔介质热、质传递耦合模型,理论考察介电材料对微波加热冷冻干燥过程的影响。介电材料用烧结的碳化硅(SiC)。甘露醇,一种典型的药物赋形剂被选为待干溶液中的溶质。模拟结果表明在微波冷冻干燥过程中使用介电材料可以加快冷冻干燥速率,特别是在待干溶液的固含量很低或者固体产品的介电损耗因子很小的情况下尤为有效。模型预测和实验测定的干燥曲线相比较显示了良好的一致性。通过考察冰饱和度和温度的分布侧形,研究分析了物料内部的质热传递机理,并讨论了干燥速率的控制因素。 展开更多

关键词 微波冷冻干燥 介电材料 干燥曲线 多孔介质 传热传质

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具有初始孔隙的多孔物料冷冻干燥 被引量：7

12

作者 赵延强 王维 +3 位作者 潘艳秋 单宇 于凯 陈国华 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期504-511,共8页

实验研究了具有一定孔隙的非饱和多孔物料对液体物料冷冻干燥过程的影响。以甘露醇为主要溶质的待干料液采用'液氮制冰激凌法'制备非饱和物料进行冷冻干燥,并与常规饱和的冷冻物料相比较。结果表明,非饱和冷冻物料确实能够显著... 实验研究了具有一定孔隙的非饱和多孔物料对液体物料冷冻干燥过程的影响。以甘露醇为主要溶质的待干料液采用'液氮制冰激凌法'制备非饱和物料进行冷冻干燥,并与常规饱和的冷冻物料相比较。结果表明,非饱和冷冻物料确实能够显著地强化液体物料的冷冻干燥过程。干燥产品SEM形貌分析显示,初始非饱和冷冻物料具有连续均匀的固体骨架和孔隙,固体基质更加纤细,孔隙空间更大,可以大大减小传质阻力。考察物料内部各点的温度变化发现,初始非饱和物料内部冰晶确实发生整体升华,但仍然存在主要升华区域;非饱和多孔物料的冷冻干燥过程主要是传热控制,而常规饱和物料冷冻干燥主要是传质控制。操作压力对过程的影响可以忽略。采用辐射/导热组合加热方式可改善初始非饱和多孔物料冷冻干燥过程的传热,进一步缩短干燥时间。 展开更多

关键词 冷冻干燥 初始饱和度 干燥曲线 组合加热 传质 传热

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具有预制孔隙多孔介质冷冻干燥的多相传递模型 被引量：8

13

作者 牛利娇 王维 +2 位作者 潘思麒 张大为 陈国华 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1833-1844,共12页

基于局部质量非平衡假设,建立了多相多孔介质热、质耦合传递数学模型,理论验证具有预制孔隙的初始非饱和多孔物料对冷冻干燥过程的强化作用。模型考虑了多孔介质的吸湿效应,构建了3种吸附-解吸平衡关系。模型使用基于有限元法的COMSOL M... 基于局部质量非平衡假设,建立了多相多孔介质热、质耦合传递数学模型,理论验证具有预制孔隙的初始非饱和多孔物料对冷冻干燥过程的强化作用。模型考虑了多孔介质的吸湿效应,构建了3种吸附-解吸平衡关系。模型使用基于有限元法的COMSOL Multiphysics软件平台数值求解,并与实验数据进行了比较。结果表明,初始非饱和冷冻物料能够有效地强化冷冻干燥过程。采用不同函数形式的吸附-解吸平衡关系模拟的干燥曲线均与实验数据非常吻合。通过分析物料内部的饱和度、温度和质量源分布,探讨了初始非饱和物料冷冻干燥过程的传热传质机理。初始非饱和物料的干燥速率控制因素主要是传热。模拟考察环境辐射温度对冷冻干燥过程影响的结果表明,所建模型具有良好的预测能力。 展开更多

关键词 冷冻干燥 非饱和多孔介质 局部质量非平衡 吸附-解吸平衡 传热传质

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微纳米MnO_2中性电解液中电容性能研究 被引量：1

14

作者 姜宏 施志聪 +2 位作者 刘学武 张颂 陈国华 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第5期674-677,共4页

通过液相共沉淀、低温水热法等方法制备了核壳、海胆、纳米片团聚微球、纳米棒团聚微球不同形貌的微纳米二氧化锰材料,采用X射线衍射、扫描电子显微镜、比表面积测试、循环伏安法对其晶体结构、表面形貌及电化学性能进行研究。结果表明... 通过液相共沉淀、低温水热法等方法制备了核壳、海胆、纳米片团聚微球、纳米棒团聚微球不同形貌的微纳米二氧化锰材料,采用X射线衍射、扫描电子显微镜、比表面积测试、循环伏安法对其晶体结构、表面形貌及电化学性能进行研究。结果表明：结晶度、比表面积对所合成的二氧化锰材料电容性能有一定影响,但并不是造成比电容差异最主要原因,而材料的形貌微结构对电容性能有着更重要的影响。纳米棒团聚微球在~8 nm处具有集中的孔径分布,比表面积达102.3 m2/g,高载量厚电极（10 mg/cm2,100μm）条件下,1 mol/L Na2SO4溶液中纳米棒团聚微球2 mV/s扫速时的放电比电容为143 F/g;200 mV/s时,放电比电容为52 F/g,表现了很好的电容特性,这种微纳米介孔材料是一种极具潜力的电化学电容器电极活性材料。 展开更多

关键词 二氧化锰 中性电解液 循环伏安 比电容

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多阶段间歇过程无穷时域优化线性二次容错控制 被引量：1

15

作者 王立敏 卢丽彬 +1 位作者 高福荣 周东华 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期541-547,共7页

针对具有输入时滞的多阶段间歇过程,考虑执行器故障影响,提出了无穷时域优化混杂容错控制器设计方法。该方法首先将给定具有输入时滞的模型转化为新的无时滞的状态空间模型,接着再将此模型转换为包含状态变量误差和输出跟踪误差的扩展... 针对具有输入时滞的多阶段间歇过程,考虑执行器故障影响,提出了无穷时域优化混杂容错控制器设计方法。该方法首先将给定具有输入时滞的模型转化为新的无时滞的状态空间模型,接着再将此模型转换为包含状态变量误差和输出跟踪误差的扩展状态空间模型,并用切换系统模型表示,然后引入有限时域的二次目标函数,利用最优控制理论,设计出在无穷时域中容错控制器。为获得最小运行时间,针对不同阶段设计依赖于Lyapunov函数的驻留时间方法。创新之处在于,控制律设计简单,计算量小,且每一阶段时间求取不需要引用任何其他变量,简单易行。最后,以注塑成型过程为例,仿真结果证明所提出方法具有可行性和有效性。 展开更多

关键词 间歇过程 切换系统 过程控制 控制 系统工程 执行器故障

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