生物质作为一种可再生的有机碳源,可满足人类对能源和化学品的巨大需求。其中,5-羟甲基糠醛(HMF)是最具应用潜力的生物质衍生平台分子之一,其氧化产物2,5-呋喃二甲酸(FDCA)有望替代对苯二甲酸(PTA)用于合成生物基降解塑料。由于反应条...生物质作为一种可再生的有机碳源,可满足人类对能源和化学品的巨大需求。其中,5-羟甲基糠醛(HMF)是最具应用潜力的生物质衍生平台分子之一,其氧化产物2,5-呋喃二甲酸(FDCA)有望替代对苯二甲酸(PTA)用于合成生物基降解塑料。由于反应条件温和、速率快和选择性高,电催化氧化HMF已成为制备FDCA非常有前景的绿色方法。此外,阳极电氧化HMF反应的理论电位(HMFOR,0.3 V vs.RHE)远低于析氧反应(OER,1.23 V vs.RHE),将其与阴极析氢反应(HER)耦合,有望在生产高附加值FDCA的同时降低产氢电位。然而,构建高效稳定的双功能催化剂用于HMFOR辅助制氢仍然具有挑战性。本文通过水热和高温煅烧的方法在泡沫镍上生长Co掺杂的Ni-Mo-O多孔纳米棒(Co-NiMoO/NF)用于HMFOR(E10/100=1.31/1.37 V vs.RHE)和HER(E−10/−100=−35/−123 mV vs.RHE),均表现出良好的活性和稳定性。对于HMFOR,Co-NiMoO/NF可以在1.36 V vs.RHE的恒电位下连续运行40个循环并保持较高的FDCA选择性(~99.2%)和法拉第效率(~95.7%)。对于HER,Co-NiMoO/NF可以在−200 mA∙cm^(−2)的电流密度下稳定运行50 h。作为双功能电极用于全HMF分解时,仅需1.48 V可达到50 mA∙cm^(−2),较全水解降低了290 mV,证明了Co-NiMoO/NF电氧化HMF辅助制氢大幅降低能耗的可行性。特别是,双电极体系能在1.45 V恒电位的驱动下,高效稳定地工作10个循环,并保持较高的FDCA选择性(~97.6%),表现出较好的应用潜力。Co-NiMoO/NF的良好催化性能可归因于Co的引入优化了Ni-Mo-O的电子结构和对反应物的吸附行为,从而提高了催化剂的本征活性和稳定性。同时,多孔纳米棒有助于底物分子和气泡在其表面的传输和脱附,进而提高了HMFOR/HER的反应动力学。这项工作有望为HMFOR和HER的高效稳定双功能催化剂的设计提供有益见解。展开更多
特高压GIS设备进行现场冲击耐压试验时,GIS内部在振荡冲击电压波作用下易发生电磁波折、反射,由此产生的电压波叠加后可能会高于标准要求的试验电压值从而危及GIS设备绝缘。为有效评估振荡冲击电压下GIS设备内部的过电压水平,优化GIS现...特高压GIS设备进行现场冲击耐压试验时,GIS内部在振荡冲击电压波作用下易发生电磁波折、反射,由此产生的电压波叠加后可能会高于标准要求的试验电压值从而危及GIS设备绝缘。为有效评估振荡冲击电压下GIS设备内部的过电压水平,优化GIS现场冲击电压试验方法。利用EMTP仿真计算软件,基于现场实际试验参数对GIS正常施加冲击耐压以及GIS发生闪络两种工况下的波过程开展了仿真计算分析,得到了GIS设备各节点的电压分布。结果表明,正常情况下对GIS施加振荡型冲击电压时,GIS各节点电压幅值差异较小,一旦发生内部闪络后,在截断电压波作用下,GIS支路末端电压会远超试验电压值进而引发二次闪络。针对该现象,根据仿真计算结果提出在试验回路中加入阻尼电阻的抑制措施,并结合现场实测进行验证。通过对仿真计算及现场实测结果的对比分析,大幅减少了现场冲击耐压试验次数,有效防止现场试验时过电压对GIS设备的损害,为今后开展1 100 k V GIS设备现场冲击电压试验提供了技术依据。展开更多
文摘生物质作为一种可再生的有机碳源,可满足人类对能源和化学品的巨大需求。其中,5-羟甲基糠醛(HMF)是最具应用潜力的生物质衍生平台分子之一,其氧化产物2,5-呋喃二甲酸(FDCA)有望替代对苯二甲酸(PTA)用于合成生物基降解塑料。由于反应条件温和、速率快和选择性高,电催化氧化HMF已成为制备FDCA非常有前景的绿色方法。此外,阳极电氧化HMF反应的理论电位(HMFOR,0.3 V vs.RHE)远低于析氧反应(OER,1.23 V vs.RHE),将其与阴极析氢反应(HER)耦合,有望在生产高附加值FDCA的同时降低产氢电位。然而,构建高效稳定的双功能催化剂用于HMFOR辅助制氢仍然具有挑战性。本文通过水热和高温煅烧的方法在泡沫镍上生长Co掺杂的Ni-Mo-O多孔纳米棒(Co-NiMoO/NF)用于HMFOR(E10/100=1.31/1.37 V vs.RHE)和HER(E−10/−100=−35/−123 mV vs.RHE),均表现出良好的活性和稳定性。对于HMFOR,Co-NiMoO/NF可以在1.36 V vs.RHE的恒电位下连续运行40个循环并保持较高的FDCA选择性(~99.2%)和法拉第效率(~95.7%)。对于HER,Co-NiMoO/NF可以在−200 mA∙cm^(−2)的电流密度下稳定运行50 h。作为双功能电极用于全HMF分解时,仅需1.48 V可达到50 mA∙cm^(−2),较全水解降低了290 mV,证明了Co-NiMoO/NF电氧化HMF辅助制氢大幅降低能耗的可行性。特别是,双电极体系能在1.45 V恒电位的驱动下,高效稳定地工作10个循环,并保持较高的FDCA选择性(~97.6%),表现出较好的应用潜力。Co-NiMoO/NF的良好催化性能可归因于Co的引入优化了Ni-Mo-O的电子结构和对反应物的吸附行为,从而提高了催化剂的本征活性和稳定性。同时,多孔纳米棒有助于底物分子和气泡在其表面的传输和脱附,进而提高了HMFOR/HER的反应动力学。这项工作有望为HMFOR和HER的高效稳定双功能催化剂的设计提供有益见解。
文摘特高压GIS设备进行现场冲击耐压试验时,GIS内部在振荡冲击电压波作用下易发生电磁波折、反射,由此产生的电压波叠加后可能会高于标准要求的试验电压值从而危及GIS设备绝缘。为有效评估振荡冲击电压下GIS设备内部的过电压水平,优化GIS现场冲击电压试验方法。利用EMTP仿真计算软件,基于现场实际试验参数对GIS正常施加冲击耐压以及GIS发生闪络两种工况下的波过程开展了仿真计算分析,得到了GIS设备各节点的电压分布。结果表明,正常情况下对GIS施加振荡型冲击电压时,GIS各节点电压幅值差异较小,一旦发生内部闪络后,在截断电压波作用下,GIS支路末端电压会远超试验电压值进而引发二次闪络。针对该现象,根据仿真计算结果提出在试验回路中加入阻尼电阻的抑制措施,并结合现场实测进行验证。通过对仿真计算及现场实测结果的对比分析,大幅减少了现场冲击耐压试验次数,有效防止现场试验时过电压对GIS设备的损害,为今后开展1 100 k V GIS设备现场冲击电压试验提供了技术依据。
