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国际膜分离技术研究进展论文

发布时间:2024-07-04 04:21:08

国际膜分离技术研究进展论文

化工分离技术是通过采用化工设备的专有作用,对相应的化合物质利用其表现出来的物理特性和化学特性对整体化合物就行有效分离的一个技术,下面是由我整理的化工分离技术论文,谢谢你的阅读。

化工分离技术新技术研究与进展

[摘 要]本文主要从现今化工分离技术的应用范围和化工分离技术的新进展方向进行分析,并结合市场社会的要求,对化工分离技术的成本要求进行评价,并最终以活性炭纤维(ACF)投入市场应用的例子来阐明化工分离技术新技术的具体应用。

[关键词]化工分离技术;新技术;应用前景

中图分类号:TQ028 文献标识码:A 文章 编号:1009-914X(2014)20-0380-01

化工分离技术是通过采用化工设备的专有作用,对相应的化合物质利用其表现出来的物理特性和化学特性对整体化合物就行有效分离的一个技术,是化工研究整体的一个重要分支,在所有的化工生产中,化工分离这一技术都贯穿在整个的生产过程中。从化工分离技术的发展历史来看,化工分离技术逐渐原来的单一理论研究逐渐转变为理论和实践的有效结合,并在能源、生物、环境等领域进行切实有效的化工分离技术实践,把理论知识利用到现实生活中,方便人们的生活和工作效率的提高。而在此基础上,化工分离技术又产生了新的分离技术方式,可以运用于更多的领域,这种更大程度上的化工分离技术的普及使得化工分离技术的发展逐渐变得成熟。

一、现今化工分离技术新技术的应用范围

1、环境保护工程

随着人类社会发展的原来越成熟和科技运用的越来越普及,人们的生活水平得到了极大的提升,但环境污染的现实情况却是很让人担忧。各种废水及其他污染物的肆意排放使得人们的生活环境质量不断下降,甚至因为有些废气、废水的慢性污染,人们还会因此患上一些不治之症。例如上世纪很有名的日本水俣病。从化工分离的角度来看,在很多工业制造过程中排出的各种废气、废水并不是别无它用的,无论是硫化物质或者二氧化碳,还是其他具有放射性的废物,如果采用合理地化工分离处理 方法 都能得到很好的回收利用。这样就能使得废物在减少环境污染的同时能够进行工业生产的再循环利用,而不像生化处理或肆意排放那样的简单处理方法,无论是对人还是对环境都没有任何有效利用价值。

2、能源资源利用

能源供给是现如今我们生存发展的必需之物,没有了能源的供给,我们人类就不能生存,企业也无法生存,可以说能源的合理利用是国家和社会优良发展的基础,利用的好,节能减排;利用的不好,对整个社会各个方面的影响都是巨大的。综合来看,如今的能源主要以石油、天然气、煤炭为主,而随着化工技术的发展,相关石油产物如塑料等乙烯合成物都普及出现在了我们的生活中。因为这些资源都是不可再生的,所以我们必须要对其化学分离过程进行进一步的节能降耗,充分利用现有资源。

3、生物制药

生物制药技术是一种伴随上世纪70年代出现的DNA重组等新生物技术诞生而出现的一种高新技术,它的发展必须有效的依靠化工分离技术来高效、纯净地提取生物的活性。同时,也对化工分离技术中分离剂、分离设备和分离技术的革新也提出了新的要求。生物制药技术和化工分离技术之间是相互影响的关系,人们对生物制药技术的需求,必须要在很大程度上以来化工分离技术的发展,这样才能在保证生物活性的过程中提升生物制药技术的发展。

二、化工分离技术新技术开发现状

1、结晶分离

对于结晶分离,传统的化工分离都是采用冷冻、浓缩等方式,在这种方式下,由于效率低、需求大,所以能耗效率显得非常不客观。而根据目前最新的化工结晶分离技术,萃取、高压和融合的方式都能有效的代替原有的冷冻、浓缩等传统方式。

在萃取分离下,利用沸点等物理性质相近的混合物,把要提取的物质用萃取的方式提取出来。对于萃取这个分离技术来说,不论是有机物还是无机物,都可以用这种方法。

在高压分离下,因为压力的上升,物质本身的熔点就会下降,结晶就会不断形成,而在此过程中,由于液相杂质的浓度上升,相变压力也会不断上升,在共晶压力下,排出母液减压蒸发,就能得到分离的结晶物质。

2、膜分离

膜分离技术主要是根据特定膜的渗透作用,利用外界的压力,对气相或液相的混合物进行分离、分级、提纯和富集。对于膜分离技术来说,其所需的成本较小,相应的污染排放也较小,适合大面积的开发利用。而膜分离技术具体细分,又可以分为离子膜技术、气体分离膜技术、膜萃取技术、膜蒸馏技术、微滤膜技术等。比如,在离子膜技术中,因为节能效果显著,所以在很大程度上可以取代传统的隔膜法生产烧碱。这种技术同样也可以应用于医疗和食品工业及海水淡化工程。

3、变压吸附分离

变压吸附主要用于气体的分离,在混合气体中用特定的吸附剂对特定的气体细分能力的差异进行分离。这种方法适用范围广泛,操作流程相对简单,在对气体的分离中起到了很好的效果。比如,从天然气中净化甲烷或者从一氧化碳的混合气体中制取一氧化碳等,变压吸附分离的方法都能很好的对目标气体进行分离,这种利用特定吸附剂的相对便捷的方法使得其展现的节能效果和经济效益都十分可观。

4、化工分离新技术与现实冲突

化工方法的创新发展给这个技术领域的人们都带来了领域的前景,但是一项技术是否成熟,其最终标志不是它有多优秀、多高端,而是是否能以相对较低的成本进行市场的普及应用。新兴的化工分离技术的确在很多化工分离实例方面都展现了他们的优越,但是有的新技术所需要的高成本并不是每个企业都能够承受的,相对应企业的高成本,产品流通到消费者手上的时候,其中的高价格顾客是否能接受也是一个存在的风险。

在考虑化工分离技术革新的同时,必须要以成本低廉、步骤简单的思想为前提,若不能达到此要求,即使化工分离技术再优秀,都只能利用在很少的范围内,不能真正的将这种技术普及于社会,做到促进社会的发展进步。所以,化工分离技术在革新的同时,必须要考虑成本的因素,要在低成本的前提下进行科技创新,把新技术普及应用放在创新的首位,真正做到技术服务于大众。

三、以活性炭纤维吸附家装有毒气体为例阐述化工分离技术新技术的实际利用情况

活性炭是种新型高效吸附材料,与传统的粒状活性炭相比,具有吸附能力强、速度快的特点。而且,由于活性炭纤维是粒状体,不易粉碎而造成不必要的污染,所以对于家装等污染物质的吸附有很好的效果。在家庭装修的过程中,由于各种装修材料的使用,会有各种各样的有毒金属气体的产生,而活性炭纤维(ACF)对金属离子有很好的吸附效果,可分离出空气里混合的有毒气体并进行吸附,净化空气。在ACF的吸附过程中,会将高价的金属离子还原为低价的金属离子,如Au3+、Ag+、Pt+、Hg2+、Fe3+分别还原成Au、Ag、Pt2+或者Pt、Hg+、Fe2+,而且在大多数的氧化还原反应中,吸附量会大大提高。Au3+和Hg2+的还原吸附量分别为1200―2000mg/g和600―800mg/g。

综合来看,化工分离技术新技术的研究成果逐渐得到拓展,从原来的单一理论研究逐渐转变为理论和实践的有效结合,并在能源、生物、环境等领域进行切实有效的化工分离技术新技术实践,把理论知识利用到现实生活中,方便相关工作效率的提高,这在更大程度上使得化工分离技术的创新发展逐渐变得成熟。

参考文献

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探究水处理陶瓷膜制备与应用技术研究进展论文

膜技术被认为是21 世纪最优前景的水处理技术之一,膜材料技术、膜分离技术在近十几年得到很大发展,在水处理领域得到了广泛应用。水处理陶瓷膜的过滤、分离性能与膜孔径大小及其分布、孔隙率、表面形貌等有密切关系。陶瓷膜的活性分离层是颗粒以任意堆积方式形成的,孔隙率通常为30 ~ 35%,且曲折因子调控较为困难,陶瓷膜的水处理效能受到局限。研究陶瓷膜制备、修饰、工艺优化新技术以提高其过滤、分离、抗污染效能是水处理陶瓷膜领域的研究重点。

1. 水处理陶瓷膜制备技术

致孔剂制备技术

致孔剂是提高水处理陶瓷孔隙率简单又经济的方法,致孔剂可分为无机物和有机物两类。无机致孔剂有碳酸铵、碳酸氢铵和氯化铵等高温易分解的盐类或无机碳如石墨、煤粉等;有机致孔剂主要包括天然纤维、高分子聚合物,如锯末、淀粉、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。Yang 等 以Al2O3 为膜基体,以膨润土为烧结助剂,以玉米淀粉作为造孔剂通过挤出、交联、干燥、烧结等过程制备陶瓷膜。研究发现随着淀粉含量的增加,Al2O3 支撑体的最大孔径和平均孔径均有所增大,陶瓷膜的孔隙率可有24% 提高至38%。

模板剂制备技术

模板剂可有效控制所合成材料的形貌、结构和大小,并制备出孔结构有序、孔径均一、孔隙率大的微孔、介孔和大孔材料。模板剂法具有丰富的选材和灵活的调节手段,采用模板剂法制备水处理陶瓷膜极具前景。Xia 等 以有机聚苯乙烯微球为模板剂,采用UV 聚合的方法制备出孔径为100nm 的三维有序聚氨酯大孔材料。Sadakane 等 以PMMA 为模板剂制备出具有三维有序大孔的金属氧化物材料,其孔隙率范围为66 ~ 81%。表面活性剂在溶液中可以形成胶束、微乳、液晶、囊泡等自组装体,也常被用作自组装技术中的有机物模板剂。利用表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵为模板剂可制备出有序的介孔分子筛MCM41,具有多种对称性能的孔道,孔径在2 ~ 50nm 的.范围内。Choi 等以Tween80 为模板剂制备了具有梯度孔径结构的TiO2-Al2O3 陶瓷膜,陶瓷膜的渗透性能大大提高。

纤维层积制备技术

陶瓷纤维材料在成膜过程中可以迅速在支撑体表面沉积搭桥,明显减少了膜层的内渗,并且容易得到较高的孔隙率和比表面积,对膜材料渗透性能的提高具有显著作用。Ke 等 以TiO2 纤维为原料,通过旋涂法制备出平均孔径在50nm 的陶瓷纤维膜,对球形粒子截留率超过95%,膜通量在900Lm-2h-1 以上。

溶胶- 凝胶制备技术

溶胶- 凝胶技术主要是通过调整材料尺寸控制陶瓷膜分离层的分离精度。溶胶- 凝胶法可形成纳米级别的溶胶,得到的陶瓷膜层孔径小、孔径分布窄,适用于高渗透选择性的超滤膜和纳滤膜的制备。Tsuru 等 利用聚合溶胶路线制备出平均孔径 ~ 的TiO2 纳滤膜,对PEG 的截留分子量为500 ~ 000Da,对Mg2+ 的截留率为88%。

2. 水处理陶瓷膜修饰技术

化学气相沉积修饰技术

采用化学气相沉积法(CVD)在陶瓷膜表面沉积硅氧化物或金属氧化物来改善陶瓷膜孔结构以及过滤性能,是一项非常有效的手段。Lin 等 采用CVD 技术对平均孔径为4nm 的Al2O3 陶瓷膜进行修饰,制备出孔径范围为 ~ 的SiO2 陶瓷膜。CVD 的方法一般需要在高温、真空的环境中进行,并且要求前驱物具有一定的挥发性。

原子层沉积修饰技术

原子层沉积技术(ALD)可将物质以单原子膜形式层层沉积在陶瓷膜表面,从而构建陶瓷膜表面微纳结构。Li 等 在平均孔径50nm 的陶瓷膜表面上通过原子层沉积氧化铝层,通过控制原子层沉积次数来调控膜的平均孔径,改性后陶瓷膜对BSA的截留率由 升至。

表面接枝修饰技术

表面接枝技术常被用来调控膜材料的表面性质,接枝过程将改变膜的孔结构,达到减小孔径的目的。陶瓷膜表面一般会吸附水形成大量羟基,通过接枝有机硅烷的方法在介孔膜表面可以修饰一层有机分子层。通过调控接枝分子的链长与官能团等特性可以实现调控孔径大小的目的,且能获得特殊的表面性质。Singh 等 发现接枝硅烷偶联剂可以使多孔陶瓷膜孔径进一步变小。Cohen 等 将亲水性PVP 接枝在陶瓷超滤膜表面上,改性后的膜孔径减小,截留性能提高,抗污染性能得以改善,可用于油水分离。

3. 水处理陶瓷膜制备与修饰工艺优化

陶瓷膜材料、添加剂选取

水处理陶瓷膜的制备主要集中于原材料及烧结工艺,通过添加烧结助剂以降低烧结温度、采用低成本易烧结原料以降低原料成本,以及利用先进的烧结工艺以达到低成本控制是陶瓷膜的研究重点。陶瓷膜制备过程中常在基膜材料中加入一些液相型或者固相型烧结助剂。高岭土、钾长石等天然硅酸盐黏土矿物在较低温度下便能熔融形成液相,在颗粒间毛细管力的作用下润湿并包裹膜材料基体颗粒,并将颗粒黏结起来,辅以多孔陶瓷膜良好的机械强度。氧化钛、氧化锆等金属氧化物能与陶瓷膜基体形成多元氧化物固熔物而使烧结温度下降,有利于陶瓷膜制备。

陶瓷膜烧制过程优化

多孔陶瓷膜必须经过多次烧结,存在烧结工艺周期长、能耗高的问题。除采用烧结助剂或采用易烧结材料以降低烧结温度外,减少烧结时间或缩短制备周期也能达到降低烧结工艺成本的目的。在减少烧结时间方面,微波烧结技术是一种非接触技术,热通过电磁波的形式传递,可直达材料内部,最大限度地减少了烧结的不均匀性,可在缩短烧结时间的同时,降低烧结温度。微波技术大多用于制备几近致密的陶瓷复合物,同时由于其可改善材料组织、提高材料性能,亦可用于多孔陶瓷复合物的制备。在缩短烧结周期方面,一些研究者借鉴低温共烧陶瓷技术在多层结构陶瓷元器件封装领域的成功应用,提出采用共烧结技术来减少烧结次数,从而降低烧结成本。

4. 结论

水处理陶瓷膜制备技术以提高陶瓷膜整体性能为目的,通过调控陶瓷膜微结构可实现陶瓷膜制备技术的突破。目前,致孔剂制备技术、模板剂制备技术、纤维层积制备技术、溶胶- 凝胶技术、固态粒子烧结技术等陶瓷膜制备技术已日益得到关注。水处理陶瓷膜制备技术研究将引领和推动陶瓷膜技术及产业的发展,缓解水厂升级改造、提升水质品质的瓶颈压力。

克隆 克隆是英文clone的音译,简单讲就是一种人工诱导的无性繁殖方式。但克隆与无性繁殖是不同的。无性繁殖是指不经过雌雄两性生殖细胞的结合、只由一个生物体产生后代的生殖方式,常见的有孢子生殖、出芽生殖和分裂生殖。由植物的根、茎、叶等经过压条或嫁接等方式产生新个体也叫无性繁殖。绵羊、猴子和牛等动物没有人工操作是不能进行无性繁殖的。科学家把人工遗传操作动物繁殖的过程叫克隆,这门生物技术叫克隆技术。 克隆的基本过程是先将含有遗传物质的供体细胞的核移植到去除了细胞核的卵细胞中,利用微电流刺激等使两者融合为一体,然后促使这一新细胞分裂繁殖发育成胚胎,当胚胎发育到一定程度后,再被植入动物子宫中使动物怀孕,便可产下与提供细胞者基因相同的动物。这一过程中如果对供体细胞进行基因改造,那么无性繁殖的动物后代基因就会发生相同的变化。

克隆”是从英文“clone”音译而来,在生物学领域有3个不同层次的含义。 1.在分子水平,克隆一般指DNA克隆(也叫分子克隆)。含义是将某一特定DNA片断通过重组DNA技术插入到一个载体(如质粒和病毒等)中,然后在宿主细胞中进行自我复制所得到的大量完全相同的该DNA片断的“群体”。 2.在细胞水平,克隆实质由一个单一的共同祖先细胞分裂所形成的一个细胞群体。其中每个细胞的基因都相同。比如,使一个细胞在体外的培养液中分裂若干代所形成的一个遗传背景完全相同的细胞集体即为一个细胞克隆。又如,在脊椎动物体内,当有外源物(如细菌或病毒)侵入时,会通过免疫反应产生特异的识别抗体。产生某一特定抗体的所有浆细胞都是由一个B细胞分裂而成,这样的一个浆细胞群体也是一个细胞克隆。细胞克隆是一种低级的生殖方式-无性繁殖,即不经过两性结合,子代和亲代具有相同的遗传性。生物进化的层次越低,越有可能采取这种繁殖方式。 3.在个体水平,克隆是指基因型完全相同的两个或更多的个体组成的一个群体。比如,两个同卵双胞胎即为一个克隆!因为他(她)们来自同一个卵细胞,所以遗传背景完全一样。按此定义,“多利”并不能说成是一个克隆!因为“多利”只是孤单的一个。只有当那些英国胚胎学家能将两个以上完全相同的细胞核移植到两个以上完全相同的去核卵细胞中,得到两个以上遗传背景完全相同的“多利”时才能用克隆这个词来描述。所以在那篇发表于1997年2月出版在《Nature》杂志上的轰动性论文中,作者并没有把“多利”说成是一个克隆。 另外,克隆也可以做动词用,意思是指获得以上所言DNA、细胞或个体群体的过程。 二、克隆技术 1.DNA克隆 现在进行DNA克隆的方法多种多样,其基本过程如下图所示(未按比例) 可见,这样得到的DNA可以应用于生物学研究的很多方面,包括对特异DNA的碱基顺序的分析和处理,以及生物技术工业中有价值蛋白质的大量生产等等。 2.生物个体的克隆 (1)植物个体的克隆 在20世纪50年代,植物学家用胡萝卜为模型材料,研究了分化的植物细胞中遗传物质是否丢失问题,他们惊奇地发现,从一个单一已经高度分化的胡萝卜细胞 可以发育形成一棵完整的植株!由此,他们认为植物细胞具有全能性。从一棵胡萝卜中的两个以上的体细胞发育而成的胡萝卜群体的遗传背景完全一样,故为一个克隆。如此的植物的克隆过程是一个完全的无性繁殖过程! (2)动物个体的克隆 ① “多利”的诞生 1997年2月27日英国爱丁堡罗斯林(Roslin)研究所的伊恩·维尔莫特科学研究小组向世界宣布,世界上第一头克隆绵羊“多利”(Dolly)诞生,这一消息立刻轰动了全世界。 “多莉”的产生与三只母羊有关。一只是怀孕三个月的芬兰多塞特母绵羊,两只是苏格兰黑面母绵羊。芬兰多塞特母绵羊提供了全套遗传信息,即提供了细胞核(称之为供体);一只苏格兰黑面母绵羊提供无细胞核的卵细胞;另一只苏格兰黑面母绵羊提供羊胚胎的发育环境——子宫,是“多莉”羊的“生”母。其整个克隆过程简述如下: 从芬兰多塞特母绵羊的乳腺中取出乳腺细胞,将其放入低浓度的营养培养液中,细胞逐渐停止了分裂,此细胞称之为供体细胞;给一头苏格兰黑面母绵羊注射促性腺素,促使它排卵,取出未受精的卵细胞,并立即将其细胞核除去,留下一个无核的卵细胞,此细胞称之为受体细胞;利用电脉冲的方法,使供体细胞和受体细胞发生融合,最后形成了融合细胞,由于电脉冲还可以产生类似于自然受精过程中的一系列反应,使融合细胞也能象受精卵一样进行细胞分裂、分化,从而形成胚胎细胞;将胚胎细胞转移到另一只苏格兰黑面母绵羊的子宫内,胚胎细胞进一步分化和发育,最后形成一只小绵羊。出生的“多莉”小绵羊与多塞特母绵羊具有完全相同的外貌。 一年以后,另一组科学家报道了将小鼠卵丘细胞(围绕在卵母细胞外周的高度分化细胞)的细胞核移植到去除了细胞核的卵母细胞中得到20多只发育完全的小鼠。如呆“多利”因为只有一只,还不够叫做克隆羊的话,这些小鼠 就是名副其实的克隆鼠了。 ② 通过细胞核移植克隆小鼠的基本过程 在本实验中,卵丘细胞是经如下过程得到的:通过连续几次注射绒毛膜促性腺激素,使雌鼠诱导成高产卵量状态。然后从雌鼠输卵管中收集卵丘细胞与卵母细胞的复合体。经透明质酸处理使卵丘细胞散开。选择直径为10-12微米的卵丘细胞用作细胞核供体(前期实验表明,若用直径更小或更大的卵丘细胞的细胞核,经过细胞核移植的卵母细胞很少发育到8细胞期)。所选择的卵丘细胞保持在一定的溶液环境中,在3小时内进行细胞核移植(与此不同的是,在获得“多利”时用作细胞核供体的乳腺细胞先在培养液中传代了3-6次) 卵母细胞(一般处于减数分裂中期 II )通过与上面描述类似的方法,从不同种的雌鼠中收集。在显微镜下小心地用直径大约7微米的细管取出卵母细胞的细胞核,尽量不取出细胞质。同样小心取出卵丘细胞的细胞核,也尽量去除所带的细胞质(通过使取出的细胞核在玻璃管中往复运动数次,以去除所带的少量的细胞质)。在细胞核被取出后5分钟之内,直接注射到已经去除了细胞核的卵母细胞中。进行了细胞核移植的卵母细胞先放在一种特制的溶液中1-6小时,然后加入二价的锶离子(Sr2+)和细胞分裂抑素B。前者使卵母细胞激活,后者抑制极体的形成和染色体的排除。再取出处理过的卵母细胞,放在没有锶和细胞分裂抑素B的特制的溶液中使细胞分裂形成胚胎。 不同阶段的胚胎(从2细胞期到胚泡期)被分别植入几天前与已经结扎雄鼠交配过的假孕母鼠的输卵管或子宫中发育。发育完全的胎儿鼠在大约19天后通过手术取出。 目前胚胎细胞核移植克隆的动物有小鼠、兔、山羊、绵羊、猪、牛和猴子等。在中国,除猴子以外,其他克隆动物都有,也能连续核移植克隆山羊,该技术比胚胎分割技术更进一步,将克隆出更多的动物。因胚胎分割次数越多,每份细胞越少,发育成的个体的能力越差。体细胞核移植克隆的动物只有一个,就是“多利”羊。 三、克隆技术的福音 1. 克隆技术与遗传育种 在农业方面,人们利用“克隆”技术培育出大量具有抗旱、抗倒伏、抗病虫害的优质高产品种,大大提高了粮食产量。在这方面我国已迈入世界最先进的前列。 2. 克隆技术与濒危生物保护 克隆技术对保护物种特别是珍稀、濒危物种来讲是一个福音,具有很大的应用前景。从生物学的角度看,这也是克隆技术最有价值的地方之一。 3. 克隆技术与医学 在当代,医生几乎能在所有人类器官和组织上施行移植手术。但就科学技术而言,器官移植中的排斥反应仍是最为头痛的事。排斥反应的原因是组织不配型导致相容性差。如果把“克隆人”的器官提供给“原版人”,作器官移植之用,则绝对没有排斥反应之虑,因为二者基因相配,组织也相配。问题是,利用“克隆人”作为器官供体合不合乎人道?是否合法?经济是否合算? 克隆技术还可用来大量繁殖有价值的基因,例如,在医学方面,人们正是通过“克隆”技术生产出治疗糖尿病的胰岛素、使侏儒症患者重新长高的生长激素和能抗多种病毒感染的干挠素,等等。

锂离子隔膜研究进展论文

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以美国的Celgard,韩国的旭化成,还有一个日本的什么(忘记了)可谓三足鼎立,国内的企业研究的较少,因为技术复杂,投入大,风险高,但利润是电池行业中最高。大部分采用的是PP和PE材料,两层或三层,有干法和湿法两种。一两句话讲不清!

电池隔膜,现在有隔膜EVA代替

相对来说已经提高了他们的成本,在这方面也是需要很大的技术基础,在制作的时候也是特别安全的,使用也是更加的长久;我们可以选择凝胶或者是分离的方式去进行隔膜,相对于来说也是比较准确的,性能也是比较好的,可以很好的减少成本。

膜分离技术论文格式

(1) 参考文献的著录应执行GB7714-87《文后参考文献著录规则》及《 中国学术期刊(光盘版)检索与评价数据规范》规定,采用顺序编码制,在引文中引用文献出现的先后以阿拉伯数字连续编码,序号置于方括号内。一种文献在同一文中反复引用者,用同一序号标示,需要表明引文出处的,可在序号后加圆括号著名页码或章、节、篇名,采用小于正文的字号编排。 (2)文后参考文献的著录项目要齐全,其排列顺序以在正文中出现的先后为准;参考文献列表时应以“参考文献:”(左顶格)或“[参考文献]”(居中)作为标识;序号左顶格,用阿拉伯数字加方括号标示;每一条目的最后均以实心点结束。 (3) 参考文献类型及文献类型,根据GB3469-83《文献类型与文献载体代码》规定,以单字母方式标识: (4)关于参考文献中的起始页码,请在正文内的引文后以“(P+起止页码)”标注。 ▲专著(M);论文集(C);报纸文章(N);期刊文章(J)学位论文(D);报告(R);标准(S)专利(P) A.专著、论文集、学位论文、报告 [序号]主要责任者.文献题名[文献类型标识].出版地:出版者,出版年. [1] 周振甫.周易译注[M].北京:中华书局.1985. [2] 陈送.五四前后东西方文化问题论战文选[C].北京:中国社会科学出版社,1985. [3] 陈桐生.中国史官文化与《史记》[D].西安:陕西师范大学文学研究所,1992年. [4] 白永秀,刘敢,任保平.西安金融、人才、技术三大要素市场培育与发展研究[R].西安:陕西师范大学西北经济研究中心,1998. b.期刊文章 [序号]主要责任者.文献题名[J].刊名,年,卷(期). [5] 何龄修.读顾城《南明史》[J].中国史研究,1998(3). c.论文集中的析出文献 [序号]析出文献主要责任者.析出文献题名 [A].原文献主要责任者(任选). 原文献题名[C].出版地:出版者,出版年. [6] 瞿秋白.现代文明的问题与社会主义[A].罗荣渠.从西化到现代化[C].北京:北京大学出版社,1990. d.报纸文章 [序号]主要责任者.文献题名[N].报纸名,出版日期(版次). [7] 谢希德.创造学习的新思路 [N].人民日报,1998-12-25(10). e.国际、国家标准 [序号]标准编号,标准名称[S].

一、参考文献著录格式1 、期刊作者.题名[J].刊名,出版年,卷(期)∶起止页码2、专著作者.书名[M].版本(第一版不著录).出版地∶出版者,出版年∶起止页码3、论文集作者.题名〔C〕.编者.论文集名,出版地∶出版者,出版年∶起止页码4 、学位论文作者.题名〔D〕.保存地点.保存单位.年份5 、专利文献题名〔P〕.国别.专利文献种类.专利号.出版日期6、 标准编号.标准名称〔S〕7、 报纸作者.题名〔N〕.报纸名.出版日期(版次)8 、报告作者.题名〔R〕.保存地点.年份9 、电子文献作者.题名〔电子文献及载体类型标识〕.文献出处,日期二、文献类型及其标识1、根据GB3469 规定,各类常用文献标识如下:①期刊〔J〕②专著〔M〕③论文集〔C〕④学位论文〔D〕⑤专利〔P〕⑥标准〔S〕⑦报纸〔N〕⑧技术报告〔R〕2、电子文献载体类型用双字母标识,具体如下:①磁带〔MT〕②磁盘〔DK〕③光盘〔CD〕④联机网络〔OL〕3、电子文献载体类型的参考文献类型标识方法为:〔文献类型标识/载体类型标识〕。例如:①联机网上数据库〔DB/OL〕②磁带数据库〔DB/MT〕③光盘图书〔M/CD〕④磁盘软件〔CP/DK〕⑤网上期刊〔J/OL〕⑥网上电子公告〔EB/OL〕三、举例1、期刊论文〔1〕周庆荣,张泽廷,朱美文,等.固体溶质在含夹带剂超临界流体中的溶解度〔J〕.化工学报,1995(3):317—323〔2〕Dobbs J M, Wong J M. Modification of supercritical fluid phasebehavior using polor coselvent〔J〕. Ind Eng Chem Res, 1987,26:56〔3〕刘仲能,金文清.合成医药中间体4-甲基咪唑的研究〔J〕.精细化工,2002(2):103-105〔4〕 Mesquita A C, Mori M N, Vieira J M, et al . Vinyl acetate polymerization by ionizing radiation〔J〕.Radiation Physics and Chemistry,2002, 63:4652、专著〔1〕蒋挺大.亮聚糖〔M〕.北京:化学工业出版社,2001.127〔2〕Kortun G. Reflectance Spectroscopy〔M〕. New York: Spring-Verlag,19693、论文集〔1〕郭宏,王熊,刘宗林.膜分离技术在大豆分离蛋白生产中综合利用的研究〔C〕.//余立新.第三届全国膜和膜过程学术报告会议论文集.北京:高教出版社,1999.421-425〔2〕Eiben A E, vander Hauw J K.Solving 3-SAT with adaptive genetic algorithms 〔C〕.//Proc 4th IEEE Conf Evolutionary Computation.Piscataway: IEEE Press, 1997.81-864、学位论文〔1〕陈金梅.氟石膏生产早强快硬水泥的试验研究(D).西安:西安建筑科学大学,2000〔 2 〕 Chrisstoffels L A J . Carrier-facilitated transport as a mechanistic tool in supramolecular chemistry〔D〕.The Netherland:Twente University.19885、专利文献〔1〕Hasegawa, Toshiyuki, Yoshida,et al.Paper Coating composition〔P〕.EP 0634524.1995-01-18〔 2 〕 仲前昌夫, 佐藤寿昭. 感光性树脂〔 P 〕. 日本,特开平09-26667.1997-01-28〔3〕Yamaguchi K, Hayashi A.Plant growth promotor and productionthereof 〔P〕.Jpn, Jp1290606.1999-11-22〔4〕厦门大学.二烷氨基乙醇羧酸酯的制备方法〔P〕.中国发明专利,CN1073429.1993-06-236、技术标准文献〔1〕ISO 1210-1982,塑料——小试样接触火焰法测定塑料燃烧性〔S〕〔2〕GB 2410-80,透明塑料透光率及雾度实验方法〔S〕7、报纸〔1〕陈志平.减灾设计研究新动态〔N〕.科技日报,1997-12-12(5)8、报告〔1〕中国机械工程学会.密相气力输送技术〔R〕.北京:19969、电子文献〔1〕万锦柔.中国大学学报论文文摘(1983-1993)〔DB/CD〕.北京:中国百科全书出版社,1996

参考文献可以在百度学术中找到。参考文献规范格式一、参考文献的类型参考文献(即引文出处)的类型以单字母方式标识,具体如下:M——专著C——论文集N——报纸文章J——期刊文章D——学位论文R——报告对于不属于上述的文献类型,采用字母“Z”标识。对于英文参考文献,还应注意以下两点:①作者姓名采用“姓在前名在后”原则,具体格式是:姓,名字的首字母.如:MalcolmRichardCowley应为:Cowley,.,如果有两位作者,第一位作者方式不变,&之后第二位作者名字的首字母放在前面,姓放在后面,如:FrankNorris与IrvingGordon应为:Norris,F.&.;②书名、报刊名使用斜体字,如:MasteringEnglishLiterature,EnglishWeekly。二、参考文献的格式及举例1.期刊类【格式】[序号]作者.篇名[J].刊名,出版年份,卷号(期号):起止页码.【举例】[1]王海粟.浅议会计信息披露模式[J].财政研究,2004,21(1):56-58.[2]夏鲁惠.高等学校毕业论文教学情况调研报告[J].高等理科教育,2004(1):46-52.[3]Heider,[J].ForeignLanguageTeachingandResearch,1999,(3):62–.专著类【格式】[序号]作者.书名[M].出版地:出版社,出版年份:起止页码.【举例】[4]葛家澍,林志军.现代西方财务会计理论[M].厦门:厦门大学出版社,2001:42.[5]Gill,[M].London:Macmillan,1985:.报纸类【格式】[序号]作者.篇名[N].报纸名,出版日期(版次).【举例】[6]李大伦.经济全球化的重要性[N].光明日报,1998-12-27(3).[7]French,[N].AtlanticWeekly,1987-8-15(33).4.论文集【格式】[序号]作者.篇名[C].出版地:出版者,出版年份:起始页码.【举例】[8]伍蠡甫.西方文论选[C].上海:上海译文出版社,1979:12-17.[9]Spivak,G.“CantheSubalternSpeak?”[A].(eds.).VictoryinLimbo:Imigism[C].Urbana:UniversityofIllinoisPress,1988,.[10]Almarza,’sknowledgegrowth[A].(eds.).TeacherLearninginLanguageTeaching[C].NewYork:.学位论文【格式】[序号]作者.篇名[D].出版地:保存者,出版年份:起始页码.【举例】[11]张筑生.微分半动力系统的不变集[D].北京:北京大学数学系数学研究所,1983:.研究报告【格式】[序号]作者.篇名[R].出版地:出版者,出版年份:起始页码.【举例】[12]冯西桥.核反应堆压力管道与压力容器的LBB分析[R].北京:清华大学核能技术设计研究院,1997:.条例【格式】[序号]颁布单位.条例名称.发布日期【举例】[15]中华人民共和国科学技术委员会.科学技术期刊管理办法[Z].1991—06—058.译著【格式】[序号]原著作者.书名[M].译者,译.出版地:出版社,出版年份:起止页码.三、注释注释是对论文正文中某一特定内容的进一步解释或补充说明。注释前面用圈码①、②、③等标识。四、参考文献参考文献与文中注(王小龙,2005)对应。标号在标点符号内。多个都需要标注出来,而不是1-6等等,并列写出来。最后,引用毕业论文属于学位论文,如格式55.学位论文【格式】[序号]作者.篇名[D].出版地:保存者,出版年份:起始页码.【举例】[11]张筑生.微分半动力系统的不变集[D].北京:北京大学数学系数学研究所,1983:1-7.

膜分离技术在环境工程中的应用探讨论文

摘要:随着科学技术水平的提升,膜分离技术发展的越来越成熟,且应用范围也不断的拓宽,这其中,以环境工程中的应用最为广泛,环境工程中通过应用膜分离技术,可有效地提升环境污染治理及预防的效果,在本文中,论述了各种膜分离技术在环境工程中的具体应用。

关键词:膜分离技术;环境工程;应用

以分离过程为划分依据,膜分离技术中包含多种类型,比如微滤、超滤、纳滤等。通过膜分离技术,可有效地处理环境中的固体、气体污染物,避免这些污染物污染环境,提升环境中的清洁度。环境工程开展的目的在于缓解环境污染的现状,防止环境污染加重,提升环境质量,应用膜分离技术后,可有效地提升工程开展的效果,实现环境质量提升的目的。

一、微滤技术在环境工程中的应用

颗粒、细菌等物质的大小位于 lOLm时,过滤时适合采用微滤技术,此项技术属于筛网过滤,操作过程中,具备比较低的压力,而且能够较好的适应液体,在饮水处理工程中有着比较广泛的应用。传统的过滤技术中,过滤池中需要设置澄清过滤和二沉池,占地面积比较大,但在应用微滤技术后,澄清过滤及二沉池可以直接取消,使得过滤池的占地面积有效缩小,而且如果水质出现比较大的波动时,过滤处理的效果依然比较好。此外,通过膜分离技术,可以良好的处理废水,循环实现闭路,经过处理的'污染水可以再次回收利用,实现废水再利用的同时,节约水资源,并提升资源的利用效率,同时,还可以将环保意识有效地提升。

二、超滤技术在环境工程中的应用

超滤膜的过滤孔直径非常小,最小,最大Inm。环境工程中,应用超滤技术后,物质中含有的固体颗粒、悬浮物可以被有效的过滤清除,同时,大分子物质、胶体的过滤中也可以应用超滤技术,具备比较好的过滤效果。在电泳涂漆废水的处理工程中,广泛的采用超滤技术,通过此种膜分离技术,有效地清除废水中的金属离子杂质,实现废水的回收再利用,提升了废水的再利用效率,并且其再生的可生化性显著增强。需要注意的是,在环境工程在应用超滤技术时,使用的超滤膜及相应的组件通量要比较大,而且所具备的耐高温、抗氧化性能要非常好,当前的超滤技术水平还无法有效地满足这一要求,需要进一步加大研发的力度,实现这一目标。

三、反渗透技术在环境工程中的应用

无论是何种类型的溶质,反渗透膜虽具备的脱除率都非常高,且具备非常高的出水水质,通常,除盐处理工程中经常采用反渗透技术。现阶段,环保领域已经大规模的应用了反渗透技术,主要体现在四个方面,一是改善城市饮用水的水质,二是处理城市污水,三是处理工业废水,四是处理垃圾渗滤液。在垃圾渗滤液中,含有的氨氮、碱度及重金属的浓度非常高,而当氨氮的浓度非常高时,会产生比较大的毒副作用,利用活性污泥法处理垃圾渗滤液时,处理的效果非常差,而应用反渗透技术进行处理时,可以显著的提升处理的效果。现阶段,环境工程应用反渗透技术时,还存在的一定的问题,主要表现在两个方面,一个是膜污染,一个是浓差极化,在今后的研究中,重点在于研究出耐污染、价格低的膜材料,并使新研制的膜材料具备耐高温、抗氧化、超低压的性能。

四、纳滤技术在环境工程中的应用

上世纪八十年代,典型反渗透复合膜出现,随后,经过进一步的研究与开发之后,研制出新型的膜分离技术——纳滤技术,该项技术为分子级技术,位于超滤技术与反渗透技术之间。纳滤技术的过滤过程属于压力驱动型,操作过程中,设置压力时,通常最小设置为,最大时设置为。离子选择性是纳滤膜的一个突出特点,去除二价离子时,去除率可超过95%,但去除一价离子时没去除率仅在40%~ 800/0之间,基于纳滤技术的特点及去除率,在河水有害物质去除、地下水有害物质去除、废水脱色等工程有着比较广泛的应用。在低压状态下,纳滤膜的通量比较高,与反渗透膜相比,仅需比较少的投资成本及操作成本,但利用纳滤技术过滤过程中,纳滤膜较易受到污染,预处理时,需要进水水质比较高,且处理过程比较复杂,使得纳滤技术的应用受到一定的限制。

五、液膜技术在环境工程中的应用

所谓液膜,就是乳液颗粒悬浮在液体中,乳液颗粒层非常薄,膜分离过程中,渗透具有一定的选择性,通过化学反应,萃取和吸附其中的污染物,实现净化。与固膜相比,液膜具有更为快速的传质速度,且具备非常高的选择性和分离效率。在溶液中,如果定分离离子和有机物,适合采用此种技术进行膜分离。当前,医药化工、湿法冶金、废水处理中已经良好的应用液膜分离技术,通过资源化处理的方式,促使废水实现再利用。

六、结论

环境工程中,通过膜分离技术的应用,可有效的减少废水、废气、固体颗粒等对环境的污染,并实现废水的再生利用,有效的增强了环境保护的效果。

参考文献:

[1]陈思贤,曹娟,膜分离技术在水处理环境工程中的应用[Jl.河南科技.2014(16)

[2]杨毅,尹红,安代志等.膜分离技术在液相色谱样品前处理中的应用【J】.榆林学院学报.2014( 06)

[3]黄万抚,严思明,丁声强,膜分离技术在印染废水中的应用及发展趋势[J].有色金属科学与工程.2012(02)

锂离子隔膜研究进展论文范文

中国汽车企业的现状:中国汽车产业的国际化,尤其是自主品牌汽车的国际化是发展的必由之路。中国汽车产业已进入国际化进程,1.从资本市场看,中国汽车行业与国际上各大汽车及零部件制造商相继建立了800多家合资企业,累计资本约960亿美元,占全国汽车工业资本总额的50%左右。今后几年,随着中外合资企业的发展,合作领域还将扩大。2.从技术市场看,中国的入世和市场的更加开放,为汽车工业提供了多种技术创新的途径。在过去成千项引进技术的基础上,通过委托设计、联合设计、合作开发以及集成创新等多种方式,使先进技术能够通过各种渠道进入中国汽车技术市场。同时,通过海外设立技术公司,我们的技术已走向世界。3.从产品市场看,近几年,国际著名的汽车零部件集团相继在中国加大了采购力度和建立采购基地。在全球排名前100位的零部件供应商中,有70%以上已经在中国开展业务,采购金额逐年递增。新世纪的近六年,中国汽车工业迈向国际化的步伐进一步加快。“十五”期间,我国进口汽车70万辆,出口40万辆,到2005年,进口金额由2001年的47亿增加到154亿美元;出口额由2001年的亿增加到200亿美元,实现了出口大于进口。中国汽车产品市场开始与国际市场形成了“你中有我,我中有你”的格局。近六年中,汽车行业不断通过合资、合作以及并购、上市等多种形式提高了行业的总体水平和企业的竞争力,企业实现资本国际化和投资主体多元化的步伐不断加快。日本的丰田、本田、日产、韩国的现代、欧洲的宝马及戴克等大汽车集团都是在新世纪近六年间进入中国的;东风汽车集团在境外实现上市;上汽、南汽已经开始国外并购;奇瑞、吉利、长城、宇通、金龙等自主品牌的集团在海外设厂的计划在实施中。在汽车服务贸易领域,特别是在汽车金融领域,一批批独资及中外合资的公司已经开始运营。国际化将成为汽车产业发展的新动力。中国要跟上世界汽车市场国际化的步伐,就要在更广泛的领域里探讨,汲取世界各国的发展经验,并不断拓展与世界同行的交流领域。汽车产业国际化是积累的过程,国际化要立足本国和自主品牌!中国在全球汽车产业格局中地位加速提升,地位明显呈上升趋势。一项统计表明,09年前5个月,中国汽车生产累计增幅高出10个百分点,结束了2008年下半年以来的低增长局面,可以看出中国汽车产业经历了一个从下降通道中急速拉升产量的过程,这正是信心恢复带来的结果。展望2009年全年,中国经济增长明显快于全球经济,扩大内需的积极财政刺激政策和适度宽松的货币政策,加上中国汽车市场消费正处于成长阶段,使得汽车消费需求巨大而持久。预计2009年全年中国汽车销量同比增长8%至10%,汽车销量达到1,013万至1,030万辆。在市场回暖和政策利好的刺激下,自主品牌汽车发展经过2008年的短暂调整,2009年一季度得到了显著提升。统计显示,2009年一季度自主品牌轿车共销售万辆,占轿车销售总量的30%。这种提升不仅是在销售量和质量方面,而且体现在安全性能上。中国汽车技术研究中心公布的2008年测试结果表明,自主品牌汽车的安全带提示装置、安全气囊、气帘的应用逐步提高,过去只有在高级车使用的安全装置出现在10万元以下级别的自主品牌车型中。在新能源汽车领域,自主品牌企业经过多年努力,在纯电动汽车和混合动力汽车方面取得了重要进展,初步具备了产业化推广的条件。近些年的合资合作使国内汽车企业积累了经验、技术、人才和资金。奇瑞、吉利等企业实现了从完全模仿到正向开发再到自主创新的跨越;一汽、上汽、东风三大轿车支柱企业近几年逐步加强力量开发自主品牌。中国汽车工业的自主创新已经从单项技术和产品创新向集成创新和创新能力建设方面发展。这份“汽车蓝皮书”指出,近年来,中国新能源汽车研究取得了长足进展。随着汽车动力电池技术的突破,中国电动汽车迎来了加快发展的机遇,纯电动汽车、充电式混合动力汽车和普通型混合动力汽车的发展已提上日程。

燃料电池的主要构成组件为:电极(Electrode)、电解质隔膜(Electrolyte Membrane)与集电器(Current Collector)等。1、电极燃料电池的电极是燃料发生氧化反应与氧化剂发生还原反应的电化学反应场所,其性能的好坏关键在于触媒的性能、电极的材料与电极的制程等。电极主要可分为两部分,其一为阳极(Anode),另一为阴极(Cathode),厚度一般为200-500mm;其结构与一般电池之平板电极不同之处,在于燃料电池的电极为多孔结构,所以设计成多孔结构的主要原因是燃料电池所使用的燃料及氧化剂大多为气体(例如氧气、氢气等),而气体在电解质中的溶解度并不高,为了提高燃料电池的实际工作电流密度与降低极化作用,故发展出多孔结构的的电极,以增加参与反应的电极表面积,而此也是燃料电池当初所以能从理论研究阶段步入实用化阶段的重要关键原因之一。目前高温燃料电池之电极主要是以触媒材料制成,例如固态氧化物燃料电池(简称SOFC)的Y2O3-stabilized-ZrO2(简称YSZ)及熔融碳酸盐燃料电池(简称MCFC)的氧化镍电极等,而低温燃料电池则主要是由气体扩散层支撑一薄层触媒材料而构成,例如磷酸燃料电池(简称PAFC)与质子交换膜燃料电池(简称PEMFC)的白金电极等。2、电解质隔膜电解质隔膜的主要功能在分隔氧化剂与还原剂,并传导离子,故电解质隔膜越薄越好,但亦需顾及强度,就现阶段的技术而言,其一般厚度约在数十毫米至数百毫米;至于材质,目前主要朝两个发展方向,其一是先以石棉(Asbestos)膜、碳化硅SiC膜、铝酸锂(LiAlO3)膜等绝缘材料制成多孔隔膜,再浸入熔融锂-钾碳酸盐、氢氧化钾与磷酸等中,使其附着在隔膜孔内,另一则是采用全氟磺酸树脂(例如PEMFC)及YSZ(例如SOFC)。3、集电器集电器又称作双极板(Bipolar Plate),具有收集电流、分隔氧化剂与还原剂、疏导反应气体等之功用,集电器的性能主要取决于其材料特性、流场设计及其加工技术。2.燃料电池原理燃料电池是一种能量转化装置,它是按电化学原理,即原电池工作原理,等温的把贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能,因而实际过程是氧化还原反应。燃料电池主要由四部分组成,即阳极、阴极、电解质和外部电路。燃料气和氧化气分别由燃料电池的阳极和阴极通入。燃料气在阳极上放出电子,电子经外电路传导到阴极并与氧化气结合生成离子。离子在电场作用下,通过电解质迁移到阳极上,与燃料气反应,构成回路,产生电流。同时,由于本身的电化学反应以及电池的内阻,燃料电池还会产生一定的热量。电池的阴、阳两极除传导电子外,也作为氧化还原反应的催化剂。当燃料为碳氢化合物时,阳极要求有更高的催化活性。阴、阳两极通常为多孔结构,以便于反应气体的通入和产物排出。电解质起传递离子和分离燃料气、氧化气的作用。为阻挡两种气体混合导致电池内短路,电解质通常为致密结构。3.燃料电池优点燃料电池是一种直接将燃料的化学能转化为电能的装置。从理论上来讲,只要连续供给燃料,燃料电池便能连续发电,已被誉为是继水力、火力、核电之后的第四代发电技术。1、发电效率高燃料电池发电不受卡诺循环的限制。理论上,它的发电效率可达到85% ~90%,但由于工作时各种极化的限制,目前燃料电池的能量转化效率约为40%~ 60%。若实现热电联供,燃料的总利用率可高达80%以上。2、环境污染小燃料电池以天然气等富氢气体为燃料时,二氧化碳的排放量比热机过程减少40%以上,这对缓解地球的温室效应是十分重要的。另外,由于燃料电池的燃料气在反应前必须脱硫,而且按电化学原理发电,没有高温燃烧过程,因此几乎不排放氮和硫的氧化物,减轻了对大气的污染。3、比能量高液氢燃料电池的比能量是镍镉电池的800倍,直接甲醇燃料电池的比能量比锂离子电池(能量密度最高的充电电池)高10倍以上。目前,燃料电池的实际比能量尽管只有理论值的10%,但仍比一般电池的实际比能量高很多。4、辐射少燃料电池结构简单,辐射少,损耗少。即使在11MW级的燃料电池发电厂附近,所测得的辐射也很少。5、燃料范围广对于燃料电池而言,只要含有氢原子的物质都可以作为燃料,例如天然气、石油、煤炭等化石产物,或是沼气、酒精、甲醇等,因此燃料电池非常符合能源多样化的需求,可减缓主流能源的耗竭。6、可靠性高当燃料电池的负载有变动时,它会很快响应。无论处于额定功率以上过载运行或低于额定功率运行,它都能承受且效率变化不大。由于燃料电池的运行高度可靠,可作为各种应急电源和不间断电源使用。7、易于建设燃料电池具有组装式结构,安装维修方便,不需要很多辅助设施。燃料电池电站的设计和制造相当方便。4.燃料电池的应用碱性燃料电池(AFC)是最早开发的燃料电池技术,在20世纪60年代就成功的应用于航天飞行领域。磷酸型燃料电池(PAFC)也是第一代燃料电池技术,是目前最为成熟的应用技术,已经进入了商业化应用和批量生产。由于其成本太高,目前只能作为区域性电站来现场供电、供热。熔融碳酸型燃料电池(MCFC)是第二代燃料电池技术,主要应用于设备发电。固体氧化物燃料电池(SOFC)以其全固态结构、更高的能量效率和对煤气、天然气、混合气体等多种燃料气体广泛适应性等突出特点,发展最快,应用广泛,成为第三代燃料电池。目前正在开发的商用燃料电池还有质子交换膜燃料电池(PEMFC)。它具有较高的能量效率和能量密度,体积重量小,冷启动时间短,运行安全可靠。另外,由于使用的电解质膜为固态,可避免电解质腐蚀。燃料电池技术的研究与开发已取得了重大进展,技术逐渐成熟,并在一定程度上实现了商业化。作为21世纪的高科技产品,燃料电池已应用于汽车工业、能源发电、船舶工业、航空航天、家用电源等行业,受到各国政府的重视。我国燃料电池研究始于20世纪50年代末,70年代国内的燃料电池研究出现了第一次高峰,主要是国家投资的航天用AFC,如氨/空气燃料电池、肼/空气燃料电池、乙二醇/空气燃料电池等.80年代我国燃料电池研究处于低潮,90年代以来,随着国外燃料电池技术取得了重大进展,在国内又形成了新一轮的燃料电池研究热潮.1996年召开的第59次香山科学会议上专门讨论了“燃料电池的研究现状与未来发展”,鉴于PAFC在国外技术已成熟并进入商品开发阶段,我国重点研究开发PEMFC、MCFC和SOFC.中国科学院将燃料电池技术列为“九五”院重大和特别支持项目,国家科委也相继将燃料电池技术包括DAFC列入“九五”、“十五”攻关、“ 863”、“973”等重大计划之中.燃料电池的开发是一较大的系统工程,“官、产、研”结合是国际上燃料电池研究开发的一个显著特点,也是必由之路.目前,我国政府高度重视,研究单位众多,具有多年的人才储备和科研积累,产业部门的兴趣不断增加,需求迫切,这些都为我国燃料电池的快速发展带来了无限的生机。另一方面,我国是一个产煤和燃煤大国,煤的总消耗量约占世界的25%左右,造成煤燃料的极大浪费和严重的环境污染.随着国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高,我国汽车的拥有量(包括私人汽车)迅猛增长,致使燃油的汽车越来越成为重要的污染源.所以开发燃料电池这种洁净能源技术就显得极其重要,这也是高效、合理使用资源和保护环境的一个重要途径。2020年7月10日,著名期刊《科学》刊发中国地质大学(武汉)科研团队学术论文,宣布通过半导体异质界面电子态特性,把质子局限在异质界面,设计和构造了具有低迁移势垒的质子通道。高离子电导率的电解质开发,是解决目前燃料电池应用的关键。中国地质大学(武汉)科研团队的研究如同给质子修建高速公路,即利用半导体异质界面场诱导金属态,助推超质子实现又快又好地‘跑起来’,从而获得优异的电导率

车东西(公众号:chedongxi)文 | Bear

三星在全固态电池的量产之路上取得了突破性的进展!

日前,三星高等研究院与三星日本研究中心在《自然-能源》(Nature Energy)杂志上发布了一篇名为《通过银碳负极实现高能量密度长续航全固态锂电池》的论文,展示了三星对于困扰全固态电池量产的锂枝晶与充放电效率问题的解决方案。

▲三星在《自然-能源》杂志上发表论文

据了解,这一解决方案将帮助三星的全固态电池实现900Wh/L(区别于Wh/kg的计量单位,因不同材料密度不同,二者不可换算)的能量密度,1000次以上的充放电循环以及的库伦效率(也可称为充放电效率)。我国目前较为先进的固态电池技术虽然同样也能够实现1000次以上的充放电循环,但在库伦效率方面目前还达不到接近100%的程度。

据论文介绍,三星通过引入银碳复合负极、不锈钢(SUS)集电器、辉石型硫化物电解质以及特殊材料涂层,对固态电池的负极、电解质与正极进行了处理,有效解决了锂枝晶生长、低库伦效率与界面副反应,这三大固态电池量产所面临的核心问题,推动固态电池技术离产业化更进一步。

关键技术的突破,意味着固态电池市场卡位赛的开启,包括松下、宁德时代、丰田、宝马在内的一众玩家磨刀霍霍。可以预见,未来五年,固态电池技术将会成为这些公司技术交锋、产业布局的关键所在。

而三星,则会因为率先实现了技术上的突破,在这场竞赛中拥有相当大的领先优势。

一、全球争夺固态电池新风口 三星率先取得技术突破

固态电池一度被视为最适合电动汽车的电池技术,但这究竟是一种什么样的技术呢?

单从字面上理解,全固态电池意味着将现有电池体系中的液态电解质,完全替换为固态电解质。但在电池产业的定义中,固态电池有着三大技术特征——固态电解质、兼容高能量的正负极以及轻量化的电池系统。

固态电解质很好理解,区别于传统锂电池中所使用的碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯等液态电解质,固态电解质是一种新型的,作为电池正负极之间离子移动通道的材料,目前主要分为三类——聚合物材料、无机氧化物材料、无机硫化物材料。

与液态电解质对比,固态电解质具有高温下稳定、不易燃的理化特性,同时其机械结构也能抑制锂枝晶生长,避免其刺穿隔膜造成电池短路。

同时,常规液态电解质高压之下易氧化的特点对于固态电解质而言也不复存在,因此固态电池可采用能量密度更高、放电窗口更高、电势差更大的正负极解决方案。

而由于固态电池电芯内部不含液体,可以实现先串联后并联组装的方式,减轻了电池PACK的重量;固态电池性质稳定的特点,也可以省去动力电池内部的温控元件,进一步实现动力电池的减重。

上述三大特征所对应的,正是固态电池对比传统锂电池所具有的技术优势。简单来说,就是更高的能量密度、更大的放电倍率、更长的循环寿命以及更加轻量化的电池系统设计。

这些技术优势决定,固态电池将会是未来十年内最适合电动汽车的动力电池,以动力电池产业内部对固态电池量产进度的研判,到2025年之后,固态电池将逐渐成为动力电池领域的主流产品。

可以说,谁抢下了固态电池,谁就抢下了未来十年内,新能源产业发展的先机。

在这一思想的主导下,丰田、宝马、大众等国际一线车企,松下、三星、宁德时代等动力电池企业,甚至是戴森、NGK|NTK等跨界而来的巨头玩家,纷纷涌入固态电池领域,试图通过投资并购、技术合作、独立研发等手段,在固态电池尚未实现产业化之前完成卡位。

▲大众推出了搭载固态电池的奥迪PB18 e-tron

但当这些玩家真正下场布局的时候,固态电池的技术难度远超他们的想象。当下固态电池技术距离量产还需要解决诸多难点,有研究显示,锂枝晶的形成、界面阻抗导致的库伦效率低、固态电解质与正负极产生副反应等问题在固态电池的实验中尤为明显。

三星日前在《自然-能源》杂志上发表的论文,正式针对这些问题提出了解决方案。

▲三星在《自然-能源》杂志上发表论文

首先,三星通过银碳复合材料与不锈钢(SUS)集电器减少了负极锂离子过量不均匀沉积,并采用锂离子迁移数更高的硫化物固态电解质(一般液态电解质锂离子迁移数为,硫化物固态电解质锂离子迁移数为1),减少了电解质中锂离子的沉积,在负极与电解质两个区域内减少了锂枝晶形成的可能性。

其次,三星对NCM正极层进行了LZO涂层的涂覆处理,使用的LZO涂层将正极材料与硫化物固态电解质分隔开,并通过LZO涂层自身良好的电导率实现阻抗的减小,用以提升电池系统的库伦效率。

与此同时,LZO涂层与银碳复合材料层的存在也阻断了硫化物固态电解质与正负极产生副反应的可能,最大限度地保证了固态电池在工作过程中的正常表现与可循环性。

通过这套解决方案,三星的全固态电池实现了900Wh/L的能量密度、1000次以上的充放电循环以及的库伦效率。

而同样在研究固态电池的丰田、松下团队,目前的固态电池技术虽然能做到更高水平的循环次数,但其能量密度仅为700Wh/L,库伦效率也在90%左右。宁德时代的固态锂电池理论上能够做到1000Wh/L以上的能量密度,但在库伦效率方面,同样要弱三星一筹。

三星的这套解决方案有效地克服了固态电池产业化的技术难点,如果以卡位赛的思路来评价三星在众多对手中间的地位,那么三星在固态电池关键技术上的突破,无疑为其赢下了起跑阶段的优势。

二、三星解决锂枝晶生长问题的三大法门

三星在全固态电池研究过程中遇到的第一个难题就是锂枝晶问题,锂枝晶的形成对于所有的锂电池而言,都是不得不面对的问题。

其生成原理是锂离子在负极与电解液中的不均匀沉积,所形成的树杈状的锂离子结晶体,这些结晶体在放电倍率超过电池设计上限以及长期的充放电循环中均有可能出现。

而锂枝晶一旦出现,则意味着电池内部的锂离子出现了不可逆的减少,同时锂枝晶会不断吸附游离的锂离子实现生长,最终可能会刺破隔膜,导致电池正负极直接产生接触引发短路。

曾有观点认为,固态电解质的力学特性能够抑制锂枝晶的生长,阻止其对隔膜的破坏,但实际上,这样的设想并未实现。

有研究显示,通过固态电解质离子通道的锂离子抵达负极时的位置更不均匀,固态电解质与负极界面之间也存在间隙,因此容易造成锂离子的不规则沉积,从而形成锂枝晶。并且在这种情况下,导致锂枝晶出现的电压甚至低于传统的锂电池。

面对这一难题,三星提出了一种三合一的解决方案:

1、银碳复合材料层

三星在硫化物固态电解质与负极材料之间,添加了一层银碳复合材料层。

其充电过程中的工作原理,是在锂离子通过电解质抵达负极最终沉积的过程中,使锂离子与银碳材料层中间的银离子实现结合,降低锂离子的成核能(可简单理解为聚集在一起的能力),从而使锂离子均匀地沉积在负极材料上。

▲银碳复合层(红线部分)在电池结构中的示意图

而放电过程中,原本沉积在负极材料上的银-锂金属镀层中,锂离子完全消失,返回正极,银离子则会分布在负极材料与银碳复合材料层之间,等待下一次充电过程中锂离子的到来。

针对银碳复合材料层是否在锂离子沉积过程中产生了效果,三星团队进行了对照实验。

首先,该团队研究了无银碳复合材料层,负极直接与硫化物固态电解质接触的情况。

当充电率(SOC)50%,且充电速率为()时,尽管锂离子在负极的沉积并不致密,但其沉积物较厚且形状随机,具备生成锂枝晶的可能性。

▲无银碳层时锂离子在负极的沉积情况

并且,在10次完整充放电循环之后,该电池容量与初始容量对比出现了大幅下滑,大约在经历了25次充放电循环之后,电池的容量已经下降至初始容量的20%左右。

▲无银碳层电池电量衰减情况

据三星研究团队分析,这种情况很可能是电池内部产生了锂枝晶,导致活动的锂离子数量大幅减少,从而减少了电池的放电容量。

而在存在银碳复合层的情况下,首次充电过程(,)中,锂离子通过银碳层后,在负极形成了致密且均匀的沉积物。

据三星研究团队推测,银碳层中的银在锂离子经过时,与锂离子进行结合,形成银锂合金,降低了锂离子的成核能,并在抵达负极的过程中形成了固溶体,使锂离子均匀地沉积在负极材料上。

▲银离子在多次循环后的分布情况

而在随后的放电过程中,电子显微镜下的图像显示,锂离子100%返回了正极材料,并未在负极材料中存在残留,这意味着本次充放电的过程中,锂离子几乎没有发生损失,也没有存留沉积,避免锂枝晶的形成。

2、SUS集电器负极

银碳复合材料层很大程度上解决了锂离子不均匀沉积的问题,但为了尽可能减少锂枝晶的形成,还需要对电池中“过量”的锂进行削减。

提出这一说法的原因,是因为三星发现被盛传适合作为高能量密度(3,860 mAh g?1)负极材料的金属锂,在固态电池中并不适用。

过量的锂在高电压的作用下很可能会自发聚集,形成锂枝晶。

因此,三星在其全固态电池解决方案中使用了不含锂的不锈钢(SUS)集电器作为负极,作为锂离子的沉积载体和电池的结构体而言,SUS材料的机械强度十分可靠。

并且由于负极材料不含锂,也能够抑制锂枝晶的形成。

3、辉石型硫化物固态电解质

锂枝晶形成的另一处位置是电解质,由于传统电解质锂离子迁移数通常为,过量放电造成的大量锂离子迁移会使锂离子沉积在离子通道内,在长期的循环中有可能形成锂枝晶。

而三星在全固态电池解决方案中使用的电解质是锂离子迁移数为1的辉石型硫化物固态电解质,其锂离子迁移数较一般电解质更大,不容易使锂离子沉积其中,因此也能够抑制锂枝晶的形成。

通过上述三种方法,三星的全固态电池解决方案有效避免了锂枝晶的形成,在其数千次的循环试验中,采用这一方案的固态电池没有形成锂枝晶。

三、特殊涂料解决阻抗问题 充放电效率高达

针对全固态电池研发的另外两个难点——界面阻抗高引起的库伦效率问题、固态电解质与正负极产生副反应的问题,三星也给出了解决方案。

在固态电池中,固态电极与固体电解质之间会形成固-固界面,与传统电池的固-液界面拥有良好的接触性不同,固体与固体之间的直接接触难以做到无缝。即是说,固-固界面的接触面积要比相同规格的固-液界面接触面积小。

根据接触面积影响离子电导率的原理,接触面积越小,界面之间的离子电导率就越低,阻抗也就越大。

而在相同电压下,阻抗越大,电流也就越小,电池的库伦效率就越低。

不仅如此,固态电解质在与活性正极材料接触的过程中,也会产生界面副反应。

根据加州大学圣地亚哥分校的研究成果,正极锂离子脱嵌过程中产生的氧将会与硫化物固态电解质中的锂产生强烈的静电作用,电解质与正极材料之间阳离子的互扩散会形成SEI膜(一种覆盖在电极表面的钝化层),并在反复的循环中出现增厚、阻碍离子运输的现象。

这一现象也会导致电池的库伦效率降低。

为应对上述两个问题,三星在正负电极方面均进行了处理。

在正极方面,三星通过对正极NCM材料涂覆一层5nm厚的LZO(Li2O–ZrO2)涂层,用来改善正极与电解质固-固界面的阻抗性能。

▲NCM正极材料外涂覆的LZO涂层

与此同时,涂覆的LZO涂层阻断了正极材料与硫化物固态电解质之间的副反应,这使得二者间不会出现SEI膜,库伦效率得到了提升,放电容量的衰减也同时被大幅减缓。

在负极方面,硫化物固态电解质通过银碳层与负极间接接触,界面阻抗同样得到了改善,银离子还能够帮助锂离子完成在负极的均匀沉积,阻抗进一步减小。

而三星使用SUS集电器作为负极材料的另一个原因也是因为SUS集电器与硫化物几乎不产生反应,也就是说负极与硫化物固态电解质的副反应的可能性也被断绝。

除此之外,三星所选用的辉石型硫化物固态电解质拥有与一般液态电解质相同的离子传导率(1-25ms/cm),因此,该电解质本身的导电能力就很强,对于提升库伦效率也有帮助。

在三星研究团队1000次的充放电循环中,该套电池解决方案的平均库伦效率大于。而在去年7月,我国中科院物理所发表的固态电池解决方案中,其电池的库伦效率大约为。

四、三星领先一步 其他玩家仍有五年窗口期

三星的全固态电池解决方案,在一定程度上解决了当下固态电池产业化的三大技术难点。关键技术被攻克,意味着固态电池离产业化更进一步,电动汽车能用上固态电池的日子,也变得更近了。

三星研究团队在论文中直言:“我们研发的全固态电池拥有900Wh/L以上的能量密度与1000次以上的充放电循环寿命,出色的性能使得这套解决方案成为固态电池领域的关键性突破,很可能助推全固态电池成为未来电动汽车高能量密度与高安全性电池的选择。”

但需要注意的是,当一家企业宣布完成前瞻性技术关键难点突破的同时,也意味着该企业的技术壁垒正在建立,其他企业的机会则相应缩小。尤其是在电池这类技术优势大过天的产业中,技术壁垒的突破难度不言而喻。

此前,日本锂电材料商日立化成完成碳基负极技术研发,对我国材料企业的封锁时长达到30年之久。

而三星、LG化学、SKI等企业更是早早布局电池上游的隔膜、电解液、电极等领域,培养了自己的供应商体系的同时,将大量专利收入手中,形成了对其他电池企业的封锁之势。

此次三星率先突破固态电池技术难点,势必也会对其他电池企业进行专利封锁,中日韩等动力电池企业突破固态电池难点的技术路径又少了一条。

这就是三星在固态电池卡位赛中,取得先发优势的结果。

但对于三星而言,先发优势并不意味着胜券在握。固态电池的量产对于三星来说,仍有许多难点。

首先,硫化物固态电解质对生产过程的要求极高,暴露在空气中容易发生氧化,遇水易产生 H2S 等有害气体,生产过程需隔绝水分和氧气。

其次,银碳层的规模化投产需要规模不小的贵金属银的采购,成本颇高。

对于近年来盈利状况不佳的三星电池业务而言,新建产线采购贵金属的成本与固态电池量产后的市场之间形成的投入产出比,值得衡量。

因此,在固态电池的风口还未到来之前(业内认为会在2025年小规模量产),其他动力电池企业仍然拥有一段市场与技术的窗口期,固态电池的第一把交椅目前仍然虚位以待。

在日本,松下已经与丰田结盟,在两年之前拿出了700Wh/L能量密度的固态电池解决方案。

国内宁德时代近日公布的专利则显示,其全固态锂金属电池的能量密度理论上能够超过1000Wh/L,中科院物理所也完成了能将固态电池库伦效率提升至93%以上的材料研发。

美国动力电池初创公司Solid Power得到了现代、宝马、福特等车企的投资,宣布将在2026年量产能够用于电动汽车的固态电池。

可以预见的是,未来五年内,动力电池产业将围绕固态电池这一关键技术打响一场暗战。中、日、美、韩的动力电池企业均已入场布局,准备在固态电池风口到来之时,争抢该领域的龙头位置。

结语:固态电池难点被三星攻克

在此前的固态电池研发中,锂枝晶问题、库伦效率问题与界面副反应问题难倒了众多电池领域的研发团队。

但此次三星通过银碳复合材料与SUS集电器负极,有效解决了锂枝晶形成的问题,LZO涂层对正极的包覆也使得电池系统的库伦效率达到了。

可以认为,固态电池技术的关键难点已被三星攻克,固态电池产品距离量产又近了一步。

这一现象意味着在未来五年的时间里,布局固态电池领域的车企、动力电池供应商以及跨界玩家都将顺着这一思路进行研究,推动固态电池领域实现从研发到量产的突破。

综合入局玩家体量、资本助推以及电动汽车产业的需求三点来看,固态动力电池产业的风口或许很快就会到来。

本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。

锂离子隔膜研究进展论文怎么写

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进展就是你所研究的领域现在发展到什么水平了。你可以从你研究的东西的起源开始写,是怎么发现的。然后在写有哪些人做过这个研究并得出了什么结论或哪些方面做过研究,有哪些人做。最后要总结一下,做了这么多研究有哪些不足,这个不足就是你要研究的东西。也就是你研究的价值。

论文的进展情况要分多个角度写,如何时选定题目、收集齐材料、拟定好论文提纲、开题报告的撰写、初稿和修改稿的完成时间、定稿等过程的具体时间

科学或社会研究工作者在学术书籍或学术期刊上刊登,并用来进行科学研究的,从而描述或呈现自己研究成果、对前任工作总结的回顾及做出评价的文章,这类文章特别强调原创性。论文类别有学年论文、毕业论文、学位论文、科技论文、成果论文等。

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论文的进展情况要分多个角度写,如何时选定题目、收集齐材料、拟定好论文提纲、开题报告的撰写、初稿和修改稿的完成时间、定稿等过程的具体时间。更为详细时间更应该根据要求细分,如学校毕业论文规定时间内完成。

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