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    Controlling Reversible Expansion of Li2O2 Formation and Decomposition by Modifying Electrolyte in Li-O2 Batteries

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    锂空电池分别使用空气中的氧气和金属锂作为正负极活性材料,具有极高的能量密度。但是,这一体系尚不能实现商业化的应用,其中一些关键问题未能解决。由于其正极活性材料是气体,使得电化学反应涉及气-液-固三相界面,电极过程十分复杂。与其它二次电池相比,空气电极需要考虑结构因素和催化因素。不仅要改善氧气电化学反应的动力学迟缓问题,还要考虑放电产物的驻留空间问题。董全峰教授课题组在前期开展了基于空气电极固相表面电催化研究,并结合电极结构方面的问题,构筑了有利于氧气发生反应的仿生开放式结构电极。 该研究工作主要由化学化工学院2015级iChEM直博生林晓东(第一作者)在董全峰教授、郑明森副教授和龚磊副教授的共同指导下完成,理论计算由袁汝明助理教授(共同第一作者)完成,曹勇、丁晓兵、蔡森荣、韩博闻等学生参与了部分工作。周志有教授和洪宇浩博士生在电化学微分质谱方面给予大力的帮助与支持。【Abstract】The aprotic lithium-oxygen (Li-O2) battery has attracted worldwide attention because of its ultrahigh theoretical energy density. However, its practical application is critically hindered by cathode passivation, large polarization, and severe parasitic reactions. Here, we demonstrate an originally designed Ru(Ⅱ) polypyridyl complex (RuPC) though which the reversible expansion of Li2O2 formation and decomposition can be achieved in Li-O2 batteries. Experimental and theoretical results revealed that the RuPC can not only expand the formation of Li2O2 in electrolyte but also suppress the reactivity of LiO2 intermediate during discharge, thus alleviating the cathode passivation and parasitic reactions significantly. In addition, an initial delithiation pathway can be achieved when charging in turn; thus, the Li2O2 products can be decomposed reversibly with a low overpotential. Consequently, the RuPC-catalyzed Li-O2 batteries exhibited a high discharge capacity, a low charge overpotential, and an ultralong cycle life. This work provides an alternative way of designing the soluble organic catalysts for metal-O2 batteries.This work was supported by the National 973 Program (2015CB251102), the Key Project of National Natural Science Foundation of China (21673196, 21621091, 21703186, 21773192),and the Fundamental Research Funds for the Central Universities (20720150042,20720150043). The authors thank Prof. Eric Meggers at Philipps-Univeristaet Marburg for his discussion about the synthesis of RuPC complex; Prof. Gang Fu at Xiamen University for his instructive discussions in DFT calculations; Lajia Yu and Dandan Tao at Xiamen University for their assistance in EPR experiments and UV-Vis spectroscopy experiments, respectively; and Yu Gu and Tao Wang at Xiamen University for their discussions in XPS results and CV data,respectively. 该工作得到科技部重大基础研究计划(项目批准号:2015CB251102)、国家自然科学基金(项目批准号:21673196、21621091、21703186、21773192)和中央高校基本科研业务费专项资金(项目批准号:20720150042、20720150043)的资助。 此外,感谢傅钢教授在理论计算方面的讨论和建议,Eric Meggers教授在配合物合成上的讨论,泉州师范学院吴启辉教授和化学化工学院谷宇博士生在X射线光电子能谱方面的帮助,于腊佳老师在电子顺磁共振实验上的帮助,陶丹丹博士生在紫外可见光谱测试上的帮助以及王韬博士生在循环伏安方面的讨论

    車用落水防護裝置

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    [[abstract]]近年全球各地因「全球暖化」及「反聖嬰異常」氣候,使得重大天然災害的無常(如國內88水災、蘇花公路路段坍方人車落海失聯及澳洲百年洪災),在爆發頻率上有逐漸常態化的傾向。這些巨災造成民眾身家性命的傷害,也為公共建設的道路、橋樑等產生極大的破壞,這些天災短時間驟雨造成汪洋一片,路面與河面的分界線不明顯,常造成駕駛人誤闖河域而喪失性命。面臨目前氣候異常常態化的時代來臨,駕駛人可能早上出門還是艷陽高照好天氣,但下班時已經傾盆大雨。 因近幾年國內88水災、蘇花公路人車落海失聯及澳洲百年洪災新聞事件頻傳,本作品體認到目前行車意外事件並不侷限於一般常見於道路行駛的車禍意外(accident),因氣候異常或人為意外因素而導致人車落河(海),其傷亡數及致死率遠高於一般車禍意外(因幾乎無逃生機會),其安全防護系統應該進一步被重視,傳統侷限於汽車道路車禍意外的被動安全防護系統應該被擴大定義及設計,本作品就是從更宏觀的遠見及人性關懷,重新審視新一代先進汽車安全系統技術

    激波/湍流边界层干扰物面剪切应力统计特性

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    为了揭示激波/湍流边界层干扰区内物面剪切应力统计特性的演化规律,采用直接数值模拟方法对来流马赫数2.9、12&deg;激波角的入射激波与平板湍流边界层相互作用问题进行了研究。通过与风洞试验数据的比较分析,验证了计算结果的可靠性。系统地探究了干扰区内物面剪切应力的典型特征,如预乘谱、概率密度分布和相干结构等。研究结果表明,分离激波的低频振荡运动对流向及展向分量的预乘谱均没有实质影响,其脉动仍以高频特征为主,低频能量变化较小。干扰区内流向剪切应力概率密度函数分布变化剧烈,分离泡内对数正态分布规律不再适用,而展向剪切应力在干扰区内与正态分布较为接近。相较于上游湍流边界层,分离泡内物面剪切应力矢量夹角与幅值的联合概率密度变化显著,峰值概率降低,峰值范围增大。此外,流向剪切应力脉动场的本征正交分解分析指出,主能量模态与分离激波的低频振荡以及下游再附边界层内的G?rtler-like流向涡结构密切相关。</p

    流态化焙烧重质碳酸锰制备化学二氧化锰

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    流态化焙烧碳酸锰可以得到较高的转化率,与传统方法相比,明显减少了热解反应时间,降低了工艺能耗。通过冷态气体流量试验和单因素条件试验确定碳酸锰焙烧热解的最佳条件为:焙烧温度350℃、焙烧时间1 h、流化气流量为1 L/h,制备水蒸气时水浴锅温度为80℃,碳酸锰转化率可以达到87.3%。最终产品MnO2纯度为100%,重质化后视密度达到1.5 g/cm3,比表面积大,吸液能力较强

    research on an image deformation algorithm based on calculus and its implementation

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    图象变形是图象处理中的基本问题,不仅要求图象变形效果好,而且要求变形算法效率高.目前已有的变形算法,大多采用基于象素点的填充方法,这种方法有比较明显的缺点:(1)当变形的图象区域是一个非规则区域时,图象变形处理所花费的时间增加,即算法的时间复杂度加大,效率低;(2)在对象素点作映射变换时,可能出现变形后的图象区域中一个象素点对应变形前的图象区域中多个象素点,因此造成取舍困难,甚至造成取舍错误.为解决这一问题,本文提出了一种基于微分思想的图象变形算法,该算法先将复杂的变形区域划分为一系列子区域,再将每个子

    回转炉还原焙烧低品位软锰矿及其尾气资源化利用的动力学研究

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    对某低品位软锰矿进行还原焙烧试验并考察低品位软锰矿浆对焙烧反应过程中产生的尾气(二氧化硫)的资源化利用及其动力学模型。实验结果表明:浓硫酸加入量为锰含量的1.5倍,并在400 ℃下焙烧120 min,软锰矿锰还原率在98%以上。当矿浆固液比为6:1,吸收温度为80 ℃时,低品位软锰矿浆中一级锰浸出率为98.60%, 二级锰浸出率为98.61%;根据低品位软锰矿浆尾气资源化利用的反应动力学模型,反应的表观活化能为16.04 kJ/mol。本工艺利用回转炉高效还原低品位软锰矿并实现低品位软锰矿浆对尾气的充分资源化利用,对锰资源高效充分利用的同时,实现反应体系硫资源的循环利用,以达到对工艺流程的绿色创新,为低品位软锰矿资源的高效工业化利用提供了参考和依据
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