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关键词： 聚环氧琥珀酸衍生物   碳钢   腐蚀   电化学   接触角  

摘要： 聚环氧琥珀酸(PESA)作为绿色阻垢剂,具有较好的阻垢作用,但其缓蚀作用一般。为增强其缓蚀能力,采用L-半胱氨酸和氨基乙磺酸作为改性剂对PESA进行改性得到聚环氧琥珀酸衍生物PESA-Lcy-Sea,利用红外光谱仪(FTIR)和氢核磁共振谱仪(NMR)对PESA-Lcy-Sea的结构进行表征,通过热重分析(TGA)研究PESALcy-Sea的热稳定性,用失重法和电化学法探究PESA-Lcy-Sea的缓蚀性能,并以扫描电镜(SEM)和接触角对添加PESA-Lcy-Sea后Q235碳钢试片的形貌和表面变化情况进行分析。结果表明,PESA-Lcy-Sea具有PESA、L-半胱氨酸和氨基乙磺酸的结构官能团,合成成功,具有良好的热稳定性;PESA-Lcy-Sea在0.5 mol/L HCl溶液中对Q235钢有较好的缓蚀作用,在加药量为400 mg/L时,缓蚀率最高可达81.23%;PESA-Lcy-Sea分子在碳钢表面的吸附符合Langmuir吸附等温线;极化曲线证明了PESA-Lcy-Sea为混合型缓蚀剂;钢表面的SEM和接触角分析证明了PESALcy-Sea在其表面形成了保护膜,从而有效减缓了溶液对Q235钢的腐蚀。

关键词： 平准化度电成本   循环寿命   年循环次数   电源侧储能   电网侧储能   用户侧储能  

摘要： 为实现国家“双碳”目标,推进国家能源结构转型,推广和发展电化学储能技术具有重要意义,而成本与收益是决定其技术应用和发展规模的关键。首先建立了储能平准化度电成本模型,然后梳理及对比分析目前已实际应用推广的几种典型电化学储能的技术经济特性。进一步以磷酸铁锂电池储能为例,测算了电化学储能平准化度电成本,并分析了购电成本、循环寿命、年循环次数、单位容量成本、运维费等因素对度电成本的影响。最后结合我国实际情况,从电源侧储能、电网侧储能、用户侧储能三个应用场景对我国电化学储能的盈利模式展开分析。结果表明,电化学储能仅依靠电量收益在电力系统中的盈利能力欠佳,未来需明确储能定位,完善运行规范和盈利机制,拓宽盈利渠道。

关键词： 物理化学   交叉学科   创新人才   教育教学   培养模式探索  

摘要： 党的二十大报告指出,要“加强基础研究,突出原创,鼓励自由探索”,前瞻性、战略性、系统性布局科技创新体系,构建关键核心技术攻关新型举国体制,着力造就拔尖创新人才,显著提升科技自立自强能力,到2035年实现高水平科技自立自强并进入创新型国家前列。物理化学交叉学科创新人才培养是实现这一目标的重要途径之一。该文以物理化学交叉学科创新人才培养模式探索为主题,结合物理化学交叉学科发展历程,以北京交通大学打造人才培养“四通”模式,深入推进教育教学综合改革为例,论述了物理化学交叉学科创新人才培养模式建设的思路和措施。

关键词： CRISPR/Cas9   DNAWalker   脱氧核酶   电化学核酸传感器  

摘要： 结合CRISPR/Cas9与DNA Walker构建了一种检测人乳头瘤病毒(HPV16 E6 DNA)的电化学核酸传感器。通过共价键将巯基和亚甲基蓝(MB)共修饰的发夹探针HP-MB固载于电极表面;同时利用向导RNA(SgRNA)介导Cas9识别并切割HPV16 E6 DNA,切割产物(Trigger DNA)特异性打开HP-MB后,含脱氧核酶(DNAzyme)的双足DNA walker在Mg^(2+)存在下剪切HP-MB,使MB脱落。此时竞争释放的Trigger DNA能循环打开电极表面的HP-MB,且双足DNA walker可被酶切力驱动持续剪切HP-MB,导致峰电流显著降低,其下降程度与HPV16 E6 DNA浓度呈正相关。采用扫描电镜、电化学、电泳等方法对电极制备及检测过程进行表征。在最优条件下,在1 fmol/L~10 nmol/L浓度范围内,该传感器的电流变化(ΔI)与HPV16 E6 DNA浓度(c)的对数值呈良好的线性关系,检出限为0.28 fmol/L。检测临床样本的加标回收率为94.0%~104.2%,相对标准偏差为3.0%~4.1%,表明该传感器可用于临床样本的HPV DNA检测。

关键词： 苯佐卡因   电化学   绿色合成   改进实验设计  

摘要： 为解决传统实验教学多步反应制备局部麻醉剂苯佐卡因(对氨基苯甲酸乙酯)存在使用腐蚀性强酸带来的安全隐患和“三废”问题,利用电化学合成策略对其进行创新改进。改进实验不仅实现合成的高效性、经济性、绿色环保性,而且根植绿色合成理念,提升学生创新能力,促进提高化学人才培养质量。

关键词： 自然科学研究   物理学原理   物理化学   制药工程   化学工程   交叉型   环境工程   航天工程  

摘要： 基于自然科学研究角度审视,物理化学属于交叉型、复合型、跨域型学科范畴。作为一门独立学科,物理化学有效消解了物理、化学的学科壁垒,旨在运用物理学原理、规律、方法及设备等进行物质体系的化学行为分析,其应用价值涵盖了化学工程、环境工程、制药工程及航天工程等多元化领域。物理化学继承了物理、化学“以实验为基础”的研究范式,具体来说,研究过程中可通过物理仪器、表征手段等方式,掌握物质化学反应系统中的“有关量”,如化学反应方向、效度、转化率、反应率等,为目标物质的制备与获取提供科学依据。

关键词： 电池   阻抗   内部温度   频率选择   电化学阻抗谱  

摘要： 电池内部温度相比于表面温度对电池性能影响更大,更能表征电池工作状态,但是电池内部温度难以直接获取。文中基于电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy,EIS)法提出一种预测电池内部温度的新算法,该算法利用电池表面温度和环境温度对内部温度进行一次估计得到的值选择频率,然后基于EIS对内部温度进行二次估计,相比于使用单频率测量法具有精度高,可测量范围广的优点。首先,研究电池内部温度、荷电状态(state of charge,SOC)对电池阻抗的影响,在不考虑SOC影响下得到电池内部温度与阻抗实部的关系;然后,进行温度估计。与文献实验数据进行对比发现,发现所估计的温度与实际温度最大误差为8.77%,比单一频率下的预测误差低了3%,能够更准确地预测电池内部温度,对电池内部温度估计策略具有一定的指导意义。

关键词： 水热   回流法   纳米结构   绣球花状   电化学   NiAl-LDH   超级电容器  

摘要： 针对目前水热等合成方法制备超级电容器电极材料所面临的产率低、制备条件要求高等问题,采用一种简单、高效的回流法制备三维纳米结构的绣球花状NiAl-LDH电极材料成为新的途径。通过不断优化反应时间和温度来调控NiAl-LDH的层状结构,从而获得高比容量的电极材料。使用SEM、XRD、CV、GCD、EIS等对电极材料进行表征及电化学性能分析。结果表明:在90℃、18 h条件下成功合成三维纳米绣球花状NiAl-LDH材料,当电流密度为1 A·g^(-1)时,其比容量高达1744.83 F·g^(-1)。以NiAl-LDH//PVA-KOH//ZnAl-LDH组装的器件在1 A·g^(-1)的电流密度下比容量达到278.53 F·g^(-1),在500次循环后库伦效率仍能达到89%,说明其具有良好的循环稳定性。在1 A·g^(-1)电流密度下,对器件施加外力使其在不同弯曲角度下进行测试,充放电曲线没有明显衰减,说明其具有良好的力学稳定性。最后将组装的器件串联成功驱动柔性LED工作。这表明回流法制备的电极材料具有很好的应用前景。

关键词： 双轮驱动   统计数据   电化学储能   新型电力   能源结构   碳中和   新能源   电力系统  

摘要： 在碳达峰、碳中和的“双碳”目标推动下,我国正大力推进新型电力系统建设,能源结构加快调整。根据国家能源局统计数据,2024年前三季度新增新能源装机占新增总发电装机的比重超过80%。随着新能源占比不断提升,电力系统供需方式发生转变,对灵活性资源调节能力提出更高需求。储能是一种重要的灵活性调节资源,尤其是新型储能因其建设周期短。

关键词： 循环冷却水   除垢   电化学   循环水处理   中试  

摘要： 随着全球工业化和城市化的加速发展,水资源的持续供应和水质的综合管理已成为重大挑战。电厂循环冷却水排水水耗巨大,出于全厂零排放的需要,不少电厂开展了循环冷却水排水脱盐等措施以提高浓缩倍率,实现循环水回用,但现有处理技术存在能耗高、系统复杂、存在二次污染等问题。为此,试验研究了电化学耦合中试试验装置在循环水处理中的应用,分析了其在除垢、防腐和废水资源化方面的效果。试验结果表明:该试验装备在去除水中硬度和碱度方面表现出显著效果,并有效降低了水体的电导率和氯离子含量,在电压为3.2 V和电流为240 A的条件下,硬度去除率最高,去除率分别为5.15%和55.77%;在电流为250A和电压为3.2V的条件下,碱度去除率最高,去除率分别为36.96%和91.41%;电化学耦合技术相较于传统加药法和常规水处理技术,有明显的经济优势。电化学耦合技术是一种高效、环保、经济的循环水处理方案,具有广阔的应用前景。