- 王典;李军;连威;刘献博;张俊成;郭少坤;
考虑CO_2封存井筒的实际服役环境，基于有限元方法建立了含水泥腐蚀层的井筒屏障模型，模拟了水泥塞-地层界面微环隙发育过程，厘清了流体驱动下微环隙扩展机制及主控因素，提出了井筒密封性强化方法。模拟结果表明：超临界CO_2聚积会引起水泥胶结面应力改变，当界面处应力由压应力转为拉应力，且应力值高于界面胶结强度时，井筒便会产生微环隙；若水泥腐蚀后腐蚀层刚度、界面胶结强度下降，则井筒密封能力下降；膨胀性添加剂可提高胶结面初始压应力，进而增强井筒密封性。当水泥塞膨胀率为0.5‰时，微环隙扩展压力上升43.7%,微环隙长度下降了42.7%,井筒密封性得到显著增强。
2024年01期 v.56 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 1003K] - 张杰城;杜鑫芳;赫文豪;张来斌;
基于TOUGH+软件架构，结合更为准确的物理性质计算模型，建立了适用于咸水层CO_2封存的热-流耦合模拟方法，并使用固定应力分割迭代耦合模型将其与RGMS软件耦合，改进了热-流-固双向耦合模拟方法，建立了准确性更高的热-流-固迭代耦合模拟方法。基于鄂尔多斯盆地地质特征构建的地质模型，使用热-流与热-流-固迭代耦合方法模拟咸水层CO_2溶解封存过程，研究了水气交替及间歇注入方案对CO_2溶解量、孔隙压力和地层形变的影响。结果表明：热-流-固迭代耦合模拟能帮助设计更加合理的注入方案；仅用水气交替注入方式可提高CO_2溶解量；间歇注入有助于孔隙压力与地层形变恢复。研究结果可为咸水层CO_2溶解封存提供理论指导。
2024年01期 v.56 9-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 636K] - 李雪;刘利;赫文豪;张润青;王晓慧;
为解决温室气体减排领域中二氧化碳(CO_2)地质埋存的关键问题，采用分子模拟手段(巨正则蒙特卡洛模拟、分子动力学模拟、密度泛函理论),对CO_2在SiO_2纳米狭缝中的吸附扩散行为进行了理论计算研究。研究表明：在SiO_2纳米狭缝中，CO_2吸附量随着压力的升高和温度的降低而增强，且亲水性的SiO_2纳米狭缝比亲油性SiO_2纳米狭缝的CO_2吸附量大；随着狭缝宽度的增加，CO_2吸附和扩散能力也逐渐增强。此外，根据吸附能、吸附高度和电荷转移量等参数分析了CO_2在不同润湿性SiO_2表面吸附的微观机理。研究结果为理解不同岩石物性的SiO_2狭缝表面与CO_2的相互作用机制提供了分子水平上的见解，这对于解释CO_2分子在盖层中的吸附机理以及在地层中的长期封存具有重要的理论指导意义。
2024年01期 v.56 18-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 1493K] - 季泽安;张振东;李星;李军;
采用旋流喷雾燃烧器，通过分析燃烧时的火焰结构、OH~*和NH_2~*的荧光信号、火焰光谱以及污染物排放，探究了甲烷、乙醇和氨气3种燃料在不同当量比、摩尔分数和不同雾化空燃比(ALR)下对燃烧的影响和燃烧后烟气中NO、NO_2、CO含量的变化趋势。虽然氨气的使用会产生高氮氧化物的排放，但采用三元燃料掺混燃烧(特别是在乙醇占比较高)时，CO和NO的排放量相对较低，燃烧效果最佳。在0.45～0.70当量比范围内，提高ALR有助于喷雾雾化以产生更小的液滴粒径，促进液雾和气体的混合及燃烧，从而降低CO排放。通过三元燃料掺混对燃料的改性，以及燃烧工况的调控作为氨燃烧组织优化的手段，对工业上高效使用氨燃料和减少污染物排放具有指导意义。
2024年01期 v.56 27-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 652K] - 何景婷;祁贵生;杨琨;纪财利;贾裕胜;郭豫晋;张蓉蓉;李宁;王雅宁;曾中宇;樊小龙;
采用简单的沉淀-煅烧工艺合成了B-Co_3O_4 Nano-particles(NPs),研究了B-Co_3O_4 NPs电催化硝酸盐还原合成氨(NitrRR)的性能。研究发现：在含0.1 mol/L NaNO_3的NaOH(1 mol/L)溶液中进行电催化反应，B-Co_3O_4 NPs具有较高的电催化活性。当电压在-0.8 V(vs. RHE)时，获得20 mg/(h·cm~2)的NH_3产率和94%的法拉效应(FE)。当电压在-0.6 V(vs. RHE)时，获得17.2 mg/(h·cm~2)的NH_3产率和95%的FE。电极材料B-Co_3O_4 NPs优异的电化学性能得益于B-Co_3O_4 NPs中的B—O键在电催化过程中能有效抑制析氢反应。较低的结晶度和特殊的多孔结构有效促进了B-Co_3O_4 NPs对NO~-_3的吸附性和还原活性，也促进了电子的传输与转移过程。
2024年01期 v.56 36-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 788K] - 何乃如;田子谕;王伟;桓茜;靳浩斌;白帅丽;
太阳能驱动的界面水蒸发作为环保、高效、可持续的海水淡化技术，在近年来受到广泛关注。快速的水运输、高效的光热转换是实现持续、稳定蒸发的关键。多级孔道的生物质衍生蒸发器在太阳能水蒸发应用中展示出高效、环保、可持续的应用潜力。以废弃的甘蔗节为原料，利用冷冻干燥和高温碳化工艺制备了具有天然多级孔道结构的生物质基蒸发器，并研究了材料的光吸收、水运输和蒸发性能以及不同风速下对流空气对蒸发器的蒸发性能和热损失的改善作用。结果表明：具有发达的多级孔道结构的生物质基蒸发器展示出了高达92.8%的太阳光吸收率。在一倍太阳光强下展示出1.55 kg/(m~2·h)的蒸发速率和77.6%的光热转换效率。此外，在风速2 m/s的条件下，蒸发器的蒸发速率展示出了高达2.27 kg/(m~2·h)的蒸发速率和91.6%的光热转换效率，显示了对流效应对淡水产出速率的增强和对热损失的抑制作用。
2024年01期 v.56 44-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 1539K] - 蒋兰兰;柴炯炯;许金韬;张连科;王雷;王小书;
以十四烷作为基液，纳米颗粒Al_2O_3、CuO、MgO和多壁碳纳米管(MWCNT)为添加剂，分别制备质量分数为1%、2%、3%、4%和5%的十四烷纳米复合相变材料，并对其进行形貌结构表征和热物理性质研究。结果表明：纳米颗粒的加入使相变温度变化不大，潜热值降低了0.66%～14.43%;热导率明显提升，并且随着纳米颗粒质量分数的增加而增加；纳米复合相变材料在50℃以上才会出现分解，高于应用范围；与纯十四烷相比，纳米复合相变材料的相变时间明显缩短。最佳纳米颗粒为MWCNT,最佳质量分数3%,热导率0.189 7 W/(m·K),潜热值199.7 J/g,可作为一种潜在的相变蓄冷材料。
2024年01期 v.56 53-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 931K] - 赵泽佳;庹豪锐;谢祥塔;陈建;韩松磊;赵晓青;刘学明;
运用碳排放因子法，对汕头市4座处理规模相似但A~2O工艺各异的中型污水处理厂进行碳排放总量核算与碳排放强度分析。结果表明，采用不同A~2O工艺的污水处理厂总碳排放量存在差异，4座污水处理厂总碳排放强度范围为0.317～0.402 kg/m~3(CO_2-eq)。按处理工艺碳排放从小到大顺序为：多段AO、A~2O+厌氧/缺氧调节池、传统A~2O、A~2O+微曝气氧化沟。但不同处理工艺的碳排放类别组成相似，电力消耗为最主要的碳排放源。与传统的A~2O工艺相比，3种改良A~2O工艺在减小药耗、CH_4排放、N_2O排放和污泥处置碳排放源排放强度存在优势，其中多段AO工艺减小总碳排强度的优势最大，据此针对改良A~2O工艺的运行碳排优化提出建议。
2024年01期 v.56 63-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 408K]