氢气是未来能源中最有前途的能源载体之一。生物质气化制氢可实现废弃生物质资源化利用，减少环境污染，被认为是一种具有发展潜力和前景的技术。针对常规生物质气化制氢技术存在的氢气产率低、焦油产量大、反应不稳定等难题，低温等离子体高压放电产生高能电子和活性物质（·OH，·O，·CH等）可强化生物质焦油副产物的高效转化，协同催化剂重整可进一步延缓催化剂快速失活，同时大幅提高氢气产率。从克服传统生物质气化制氢技术瓶颈角度出发，梳理总结了低温等离子体反应器类型与应用、反应条件的优化、催化剂协同作用及反应路径等方面。低温等离子体生物质气化制氢技术的优势在于在较低温度下（<550℃）可实现生物质转化，提升反应物转化率及氢气选择性；在提高气化效率、降低成本等方面需要进一步研究和改进，推动低温等离子体在生物质气化制氢工业中的应用。

隔板精馏塔作为一种高效节能的精馏技术，因其在化工分离过程中的优越性能，得到了广泛关注。综述了隔板塔在优化设计和动态控制方面的研究进展，分析列举了迭代法、元启发式算法和基于机器学习的优化设计算法在隔板塔操作参数优化过程中的应用，介绍了隔板塔控制结构的发展历程，从三点控制结构到四点控制结构、温度推断控制结构以及更加复杂和先进的智能控制策略，逐步改善了隔板塔的动态控制性能，重点介绍了模型预测控制策略在隔板塔控制中的应用。最后，指出隔板塔当前研究存在的问题并对未来发展给出展望，旨在进一步促进隔板塔的工业化进程。

电致变色是指在外加电场下，材料的光学性质（如透过率、反射率等）发生稳定可逆变化的技术，电致变色智能窗在建筑节能领域具有广阔的应用前景，助力我国碳达峰、碳中和目标的实现。钨酸盐纳米材料是一种极具潜力的无机电致变色材料，具有材料来源广泛、合成工艺简单、种类丰富、结构可调等诸多优点。采用钨酸盐纳米材料制备的电致变色器件，光谱调制范围广、响应时间短、着色效率高、循环稳定性良好，在智能窗和建筑节能中的应用潜力巨大。综述了钨酸盐纳米材料的结构特点和制备方法，详细阐述了其在电致变色领域的国内外研究进展，并展望了其未来研究与发展前景。

金属氧化物因具有结构可调、易于改性、成本低廉等特性，广泛应用于气体净化领域。但未引入缺陷结构的金属氧化物对气体污染物的反应活性较低，且选择性仍有待提高。在金属氧化物中引入晶体缺陷后，能改变其晶体结构和物化性质，进而显著提高其对气体的吸附活性和选择性。但在气体脱除反应中，缺陷的促进作用机制极为复杂，这导致探究金属氧化物与气体反应中的缺陷作用机理变得十分困难，也使得将反应机理的研究成果应用于指导缺陷的策略性引入极具挑战性。首先概述了金属氧化物中的缺陷类型，其次对缺陷引入方法进行了分类概括，并总结了近年来缺陷型金属氧化物在气体净化领域的应用现状。最后，对金属氧化物缺陷工程的改进方法和未来研究方向进行了展望，以期为后续金属氧化物缺陷工程构筑及缺陷促进反应机制研究提供参考。

绿色碳科学已成为碳中和的科学基础。烃转化过程中的C—C键和C—H键的演变贯穿于碳循环全过程。C—C键演变过程中，必然伴随着C—H键的断裂和形成，即该过程中也同时存在氢转移反应。本文聚焦于烃转化过程中的氢转移反应，从氢转移反应的机理、氢转移反应的调控和氢转移反应在产物导向生成的烃转化过程中的应用三个维度进行了评述，并从氢转移反应的视角，展望了不同碳资源（化石资源、生物质资源、废塑料资源和CO₂资源）在其高效转化中的合理角色（氢受体/氢供体），提出生物质和水作为潜在的可持续氢供体，将在绿色碳科学指导下的未来能源体系构建中发挥核心作用。

聚氨酯（PU）因其性能调整自由度高而受到广泛关注。然而，其多样的性质导致学者在PU改性沥青的高低温流变性能改性效果上存在分歧。因此深入了解不同PU原料特性、合成工艺、成品结构与改性沥青高低温性能间的联系至关重要。基于PU的化学改性机理，结合分子形成过程与聚合物改性沥青的性能评价标准，系统探讨了不同种类软硬段的性质以及不同合成方法制备的PU改性剂的结构对于改性沥青的影响。研究表明，PU分子在沥青内部的物理交联与化学交联程度是性能改善的关键因素：软硬段性质及分子结构主要影响物理交联的微观结构稳定性，而异氰酸酯基团的含量直接决定了化学交联的强度和复杂性。进一步分析了PU与聚合物及其他改性剂的复合体系在沥青中的作用机理。外加改性剂通过改变沥青的内部组分与PU的结构分布来提升性能。然而，目前研究尚难通过微观结构精准量化PU的交联程度，这限制了合成参数与工艺的精确调控，进而导致改性效果的可预测性较低。此外，复合体系结构不稳定、改性剂间化学作用微弱等问题往往引发储存稳定性下降或某些性能劣化。最后，提出了PU及其复合改性沥青研究的发展趋势与展望。

锂离子电池以其高能量密度、长寿命、低自放电率等优点在新能源市场中得到了广泛应用。然而，锂离子电池常用的聚烯烃隔膜在高温环境下会发生皱缩和熔化，进而导致电池热失控。研制具有高热稳定性的新型隔膜有望改善电池的安全性。系统地综述了锂离子电池领域具有优异热稳定性的新型隔膜的最新研究进展，并对其设计思路以及构效关系进行了讨论，同时对上述隔膜的关键特征参数，如厚度、离子电导率、热收缩率等进行了归纳与比较。最后，对锂离子电池隔膜的未来发展方向进行了展望。

凝固点是表示固液相变过程的重要热力学参量。实验表明，静电场能够改变固相、液相平衡，是一种调控固液相变过程的手段。基于相平衡理论，利用电场作用下的化学势，导出了静电场作用下液体凝固点的数学表达式。通过数值计算，分析了凝固点随静电场变化的规律。理论推导和实例计算都表明，凝固点的变化量与电场强度的平方成正比，变化量还与物质的物性参数有关。依据固体和液体介电常数的差别，静电场作用下，有些物质的凝固点升高，有些物质凝固点降低。

针对C₅馏分中常见的异戊二烯-正戊烷共沸体系，提出了一种借助智能优化算法评估萃取精馏工艺，并从热力学原理进行设计的方法。首先，基于残余曲线图进行概念设计，并利用改进的遗传算法对工艺参数进行闭环全局优化，以经济性、能源效率及萃取段分离效率（萃取精馏所特有）为评价指标来进行综合优化。接着，结合TOPSIS方法从Pareto前沿解中筛选出最佳设计方案，并基于热力学原理对优化结果进行分析。研究结果表明，最佳方案在分离效率、经济性和能量利用率上均表现优异；通过减少萃取剂用量、适当增加塔板数和优化回流比，可有效提高分离效率并降低成本。研究结果为工业上异戊二烯与正戊烷的高效分离提供了理论依据和设计指导。

针对模拟研究双组分流化床内气体扩散过程中出现的计算偏差，提出通过优化标准k-ε湍流模型常数提高计算精度，从而消除计算偏差。研究结果表明：采用Launder湍流模型常数时，计算获得流化床内流场湍流强度偏大，导致模拟结果与实验数据相差较大；通过调整湍流模型常数可以明显提高计算精度，模拟结果与实验数据更为一致。在气速较低时，湍流对气体径向扩散影响不大；但在气速较高时，采用新模型常数模拟结果与实验数据的吻合度明显提高。随着重组分颗粒的增加，流化床中心区示踪气体浓度呈现先降低后升高的变化趋势。第二组分颗粒的添加对流化床内湍流强度影响较为复杂。

为了增大洞穴区，减小停滞区，提高假塑性流体的混合效率，将分形理论应用于桨叶的穿孔设计，提出一种分形穿流搅拌桨来强化假塑性流体的混合行为。采用实验和计算流体力学探究了分形穿流桨搅拌槽内假塑性流体的混合行为。结果表明，在相同Reynolds数下，分形穿流桨（FPT）体系的搅拌功耗和功率准数均低于RT桨体系，但随着穿流孔分形迭代次数的递增，搅拌功耗和功率准数有所增加。在相同功耗下，相较于RT桨，FPT桨能够增强对流体的剪切作用，增大剪切应变率，增加流体的流动性，缩短流体的无量纲混合时间，增大洞穴区，减小停滞区，增大流体的混沌混合程度。其中，FPT-1桨体系的无量纲混合时间缩短了2.88%~5.65%，洞穴区域面积增加了6.58%；FPT-2桨体系的无量纲混合时间缩短了8.04%~11.00%，洞穴区域面积增加了8.25%。与普通矩阵排列的穿流孔相比，分形排布的穿流孔更有助于改善流体混合效果，提高流体混合效率。

采用数值模拟研究了甲醇在水平圆管内的流动冷凝过程，探究了不同质量通量下蒸汽干度对甲醇冷凝换热及压降特性的影响，分析了冷凝过程中的流型转换和液膜特性。结果表明，在干度为0.87~0.95时传热系数达到峰值，质量通量为25~75 kg·m^-2·s^-1时，峰值对应干度从0.87增加到0.95；压力梯度随着质量流量、干度的增加而增加，但干度大于0.9时，压降梯度随着干度的增加而减小。模拟工况下甲醇冷凝流动过程主要流型为雾状流/环状流以及波状流/分层流。截面液膜厚度在θ =90°处达到局部最小值，质量通量的增加提升了液膜分布均匀性。

利用电场与宏观结构协同强化薄液膜沸腾传热，有望突破电子器件高热通量散热瓶颈。以乙醇为工质，设计并加工了6种宏观结构表面，通过高速摄像可视化和沸腾传热测量，系统分析了液膜厚度、结构参数以及荷电电压对薄液膜沸腾传热特性的影响规律。实验结果表明，气泡动力学特性调控是临界热通量（CHF）增强的关键。与不施加电场相比，施加4 kV荷电电压时，宏观结构表面的气泡脱离频率最高可提升80%，气泡脱离直径减小了28%，从而使CHF提升了20%。CHF随着液膜厚度和肋高的增大而增大，随肋间距的增大而减小。在最优条件下，CHF提升幅值可达139%。通过定义CHF增强比发现，液膜厚度对CHF的提升贡献最大（0.37），其次是肋间距（0.24）和荷电电压（0.20）。

为研究不同修饰形状的圆柱颗粒对填充床壁面效应及流动换热特性的影响，采用计算流体力学（CFD）方法，对未修饰的圆柱颗粒及修饰后的单孔圆柱、3孔圆柱、三叶草、3孔三叶草和9孔三叶草6种颗粒填充床进行了数值模拟。分析了径向与轴向空隙率分布、流动特性及流动换热性能。结果表明，圆柱颗粒通过内部开孔或外部开槽修饰均能够改善流体流动均匀性；颗粒内部开孔可以减小壁面附近流量占比，且孔洞数量对近壁面流量的影响不显著，但增加孔洞数量会削弱流体径向流动均匀性，同时提升轴向流动均匀性；圆柱颗粒通过外部开槽为三叶草状后可提升传热系数，但显著增加单位压降，通过内部开孔后传热系数和单位压降均降低；增加孔洞数量能够提升换热性能，但同时会导致压降增加；综合考虑传热效果和流动阻力，混合修饰的9孔三叶草颗粒具备最高的总换热效率，表现出最佳的综合换热性能。

根据纳米颗粒团聚和破碎的影响因素，基于Gidaspow曳力模型，修正了Re的计算方法，提出多组分DQMOM模型。数值模拟微型流化床内纳米颗粒流动过程及聚团数量与聚团直径的变化，实验值与模拟结果吻合较好，验证了微型流化床模型的准确性和可靠性。对SiO₂和ZnO混合纳米颗粒进行模拟，探究添加大颗粒改善流化效果。结果表明，混合颗粒中流化性能较好的颗粒占比较高时，整体的流化性能会有所提升。当SiO₂颗粒含量较高时，小粒径颗粒改善流化性能的效果更好；当ZnO颗粒含量较高时，大密度颗粒效果更好。当流化性能好的颗粒含量较高时，添加少量大颗粒就可以有效改善混合颗粒的流化性能。

为了提高电解槽性能，对质子交换膜（PEM）电解槽进行数学建模，分析了流道高度、流道宽度、水流量对电解槽性能的影响规律，然后基于标准二次多项式响应面模型与多目标遗传算法模型，优化了PEM电解槽流道结构。研究结果表明：随着流道高度或者流道宽度增大，阳极流道压降降低，气液扩散层内氧气体积分数增大，电流密度减小，电解能耗增大；增大水流量将增大流道压降，改善氧气聚集现象；通过多目标优化，优化流道结构相比于初始流道结构，压降减小9.84%，气液扩散层内氧气体积分数降低0.74%，电流密度提升6.77 A/m²，电解能耗降低0.03 W·h/m³（标准状况）。

超超临界锅炉因其高效和低排放特性，在化工领域有着重要应用。水冷壁的瞬态响应特性对超临界机组的安全和高效运行至关重要。通过引入移动边界理论，提出了一种能够统一描述超临界锅炉水冷壁不同工质状态的移动边界模型。模型无须对各种工质状态分开进行建模与求解，一定程度上简化了计算。提出的网格移动方案可实现临界压力点的追踪，与以往采用静态近似的计算方法相比减小了误差，可更为简便、合理地解决各工质状态间的切换问题，继而实现全工况仿真。对1000 MW超超临界锅炉水冷壁的瞬态响应特性进行了动态仿真研究，通过与实验数据进行对比验证了模型的正确性和可靠性。结果表明，在扰动参数阶跃变化幅度相同时，出口压力阶跃变化后重新达到稳态所需的时间偏短，而进口焓值阶跃变化后重新达到稳态所需的时间偏长。在相同的输入扰动条件下，低负荷工况扰动后重新达到稳态所需时间较长，而高负荷时的过渡时间较短。

温度是影响电池寿命、能量转换效率和安全性的重要因素之一，高效的电池热管理系统（battery thermal management system，BTMS）能够有效控制电池充放电的温度和均温性。选择石蜡-膨胀石墨复合相变材料（composite phase change material，CPCM）与工质为丙酮混合物的微槽平板热管（flat heat pipe，FHP）结合，建立了一个复合热管理实验系统，通过改变热管理方式，对该热管理系统性能进行实验研究。结果表明，在低放电倍率（1C）下，相较无热管理的自然对流，3 m/s风速的风冷能够将电池最高温度降低19.42%，温控效果最好；而低发热量下相变材料未能达到熔化温度，但与平板热管耦合后也能实现最高温度下降12.55%。在较高放电倍率5C时，电池很快达到相变材料的熔化温度，最高温度降低32.10%，而风冷散热降低20.39%，相变吸热呈现显著优势，且电池间最大温差也始终维持在5℃以内，满足均温性要求。

利用高速摄像研究了微通道内两相吸收剂三乙烯四胺/二乙氨基乙醇（TETA/DEEA）的CO₂吸收传质特性，系统考察了气液两相流量、吸收剂总胺浓度及总胺中TETA占比对初始气泡长度L_B0、气泡体积减小量ΔV_B、CO₂吸收率φ和液侧体积传质系数k_La的影响。结果表明，L_B0与ΔV_B密切相关，均随液体流量、总胺浓度和总胺中TETA占比的增加，以及气体流量的降低而降低。CO₂吸收率随气体流量的增加而降低，随总胺中TETA占比的增加呈现先增加后降低的趋势。实验测得的k_La值在0.88~13.65 s^-1之间，比传统反应器高1~2个数量级，表明微通道反应器可显著强化TETA/DEEA两相吸收剂捕集CO₂过程。此外，基于实验数据提出了k_La预测关联式，预测效果较好。

乳酸甲酯（MLA）是重要的生物质基平台化合物，其中生物质糖固定床催化连续醇解制备MLA是未来工业化的方向。前期采用间歇釜开发了TS-1和In-TS-1两种长效催化剂，本文开展了在固定床中TS-1和In-TS-1催化果糖连续醇解制备MLA的试验。结果表明，在200℃，系统压力4.8 MPa下，TS-1和In-TS-1可稳定运行144 h且未发生失活，MLA收率分别达到50.4%和60%。XRD、N₂吸脱附试验、TG-DSC、Py-FTIR、ICP-OES等一系列表征结果表明反应后催化剂的晶型、孔道结构、表面酸性质保持稳定，Ti、In金属流失极少，证实了TS-1和In-TS-1催化剂在固定床连续反应过程中的稳定性。本研究为推进In-TS-1催化果糖连续醇解制备MLA技术的开发及工业化提供基础数据。

利用光催化技术将大气中的CO₂转化为高附加值的化学原料，是缓解能源和环境问题的有效方法。通过水热法制备了BiOBr，并采用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）调控BiOBr的形貌。分析催化剂表征结果可知，引入PVP可成功制备得到纳米球状的BiOBr-xP（x表示引入PVP的量），相比于BiOBr，BiOBr-xP具有更大的比表面积，提高了活性位点的暴露概率。同时，PVP的引入改善了BiOBr的能带结构，BiOBr-xP的导带电势更负，有效提高了BiOBr的还原能力。光催化CO₂还原测试结果表明，BiOBr-2P具有最佳的光催化CO₂还原活性，CO的生成速率为2.74 μmol‧g^-1‧h^-1，是未引入PVP制备的BiOBr（0.81 μmol‧g^-1‧h^-1）的3.38倍。

丙酸甲酯（MP）是一种重要的有机合成原料，也是合成甲基丙烯酸甲酯的关键中间体，在航空航天、电子信息、新能源汽车等多个领域有着广泛应用。针对MP的合成过程，构建高效的催化剂体系对满足MP需求量的快速增长具有重要的现实意义。围绕乙烯氢甲酯化的钯膦酸均相催化剂体系探究了钯前体、酸促进剂、膦/钯摩尔比和酸/钯摩尔比对催化活性的影响。通过核磁共振氢谱表征手段揭示了不同酸根阴离子与甲醇间存在氢键作用，实现对甲醇的活化脱氢，阐明了催化剂转化频率（TOF）与氢键强度的正相关关系和反应活化能与氢键强度的负相关关系。同时优化了搅拌转速、反应压力、催化剂浓度、水含量等反应条件参数，并获得了连续反应过程中催化剂活性的变化规律，表明催化体系具有良好的稳定性。最后通过反应动力学研究得到甲醇、一氧化碳、乙烯的反应级数分别为1.25、0.58、0。

以乙酸镍和\mathrm{2,5}-二羟基对苯二甲酸（DHTA）为原料，通过溶剂热合成法成功制备了Ni-MOF-74金属有机框架膜，系统研究了镍离子与DHTA比例对膜晶相结构、微观形貌及分离性能的影响。利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、热重（TG）和气体渗透测试等技术对Ni-MOF-74膜进行了全面表征。实验表明，原料配比会显著影响Ni-MOF-74膜的晶相结构与微观形貌，随着镍离子与配体比例的升高，膜片晶粒尺寸逐渐减小，膜层结晶度呈现先升后降的趋势。当金属离子与DHTA摩尔比为4∶1时，所制备的Ni-MOF-74膜缺陷最少。气体渗透分离测试结果显示，该膜H₂/CO₂理想选择性超20，超过其努森扩散选择性，展现出较好的H₂/CO₂筛分能力。

由于氧化反应在化工行业存在的普遍性及其危险性，针对典型工艺环己烷氧化进行研究。首先利用Aspen Plus进行建模及动力学修正，修正前主产物中最大误差为28.56%，修正后主产物中最大误差为3.11%。使用遗传算法（GA），以Dow火灾爆炸指数（F&EI）、年总费用（TAC）和尾氧浓度为目标函数，对环己烷无催化氧化这一过程进行多目标优化，获得了Pareto前沿。优化结果表明，与原操作条件相比，新操作条件在维持尾氧浓度小于工业预警值3%的情况下，设备费用基本维持不变，操作费用减少了34.7%，F&EI指数从156降到76.66，危险程度从较危险降为较轻。

乙烯裂解炉是乙烯生产的核心装置，烃类原料在裂解炉中发生复杂的高温裂解反应，及时识别裂解炉运行工况变化对设备安全高效运行非常重要。裂解炉运行过程中产生大量的过程数据，这些数据通常具有多变量、高维度特性，增加了数据处理和分析的复杂性，如何基于过程数据及时检测乙烯裂解炉工况变化成为亟需解决的问题。借鉴对比学习算法在图片分类中的优秀性能，提出一类基于对比学习的裂解炉运行工况识别方法。首先，将乙烯裂解炉工业数据经归一化后，使用不同长度的时间窗动态提取数据，将其转化为灰度图片。根据图片中的信息，将图片进行数据增强后输入编码器，得到图片的全局语义、类别、内容不变性等特征。将这些特征应用于计算对比学习的损失函数，通过最小化对比损失函数，实现对灰度图片的分类。通过本文方法，可以根据过程数据快速发现工况变化，其分类准确度较通用时间序列表示学习的自监督对比学习（self-supervised contrastive learning for universal time series representation learning，TimesURL）方法有明显提升，可有效实现乙烯裂解炉工况识别。

随着可再生能源在电网中的渗透率不断提高，风能的波动性以及负荷不确定性对系统稳定运行的影响越来越显著。氢储能作为实现可再生能源消纳和平抑波动的关键技术显得尤为重要。基于风电制氢以满足下游氢气负荷，并针对实际运行中电解槽频繁启停的问题，提出了一种考虑源荷不确定性和电解槽启停特性的多时间尺度系统最优调度策略。该方法集成了电解槽多状态模型和状态切换约束。在日前调度阶段，采用两阶段鲁棒优化方法，同时结合电解槽冷热启停特性，以最小化日前运行成本为目标，尝试应对最恶劣情景。在日内调整阶段，基于实时风电数据和日前优化结果，通过模型预测控制（MPC）对系统中的各单元进行动态调整。为了验证所提方法的有效性，在聚类获得的典型日场景下进行了电解制氢系统仿真分析。结果表明，与传统调度方案相比，所提方法可将运行成本降低5%~6%，同时大幅减少电解槽的启停次数，提高系统稳定性。

基于质量和能量交换过程、设备和网络的比拟关系，采用质-能网络比拟优化可将小尺度特征的质量交换网络比拟为广义换热网络，有效地扩大求解域，提升全局优化质量。然而，该方法尚未充分考虑广义换热网络的不同个体在不同进化时期的最优网络结构，其全局和局部优化性能仍有较大的提升空间。为此，建立了广义换热网络和质量交换网络的同步比拟和平行进化策略，实现广义换热网络的局部最优结构实时回归至质量交换网络，并至平行进化层实施进一步的全局和局部优化。空气除氨和废水脱酚算例的应用结果表明，质-能系统比拟与平行进化可充分发挥广义换热网络在更大求解域内的全局搜索能力，并通过平行进化兼顾局部最优精度，为质量交换网络综合提供更有效的方法。

氢气因低点火能、宽燃烧范围的特点，泄漏后极易发生燃爆事故。为有效控制爆炸压力，泄压措施被广泛采用，其中膜片压力被认为是影响泄压效果的关键因素。基于短管道边界效应更加明显，选取长径比为10∶1的方管，开展膜片压力（P_v）范围为0 ~ 48 kPa的爆炸实验。结果表明，膜片压力的增加显著延长火焰传播时间，火焰传播速度呈先下降后升高的趋势；管道两端最大超压差值随P_v的增加而减小，与P_v = 15 kPa相比，28、39、48 kPa时管道两端压差从30.08 kPa减小至28.96、20.68和10.44 kPa；泄爆端压力-时间曲线呈双峰结构，第二峰值P_ext低于初始峰值；火焰与压力的传播在初期会受到膜抗拉强度的阻滞，膜破后压力急剧攀升，火焰呈往返振荡现象，压力振幅随膜片压力的增加而显著提升。

作为炼厂中的核心生产装置，催化裂化装置将重质油转化为轻质油品，是提升炼厂经济效益的重要环节。由于生产工艺的复杂性以及我国石化行业原油的频繁变化，基于流程模拟的催化裂化装置模型预测精度难以满足实时优化的需求。为此，本文提出了一种基于无监督时序聚类的催化裂化装置工况划分识别与产率预测方法，通过挖掘过程数据中的有益信息，实现工况的自动划分与识别，提高了在多原油混炼条件下的产率预测性能。通过对实际数据的应用分析，验证了所提方法具有良好的预测能力和泛化能力，能够实现催化裂化装置产品产率的高精度实时预测，从而有效地满足催化裂化装置动态实时优化的需求，有利于提升炼厂的经济效益。

氨是全球生产量最大的无机化学品之一，而绿氨工艺主要依赖于利用太阳能、风能等可再生能源发电进行水电解以制备绿氢，随后在高温高压条件下，采用铁基催化剂促进绿氢与氮气的催化反应，从而合成绿氨。然而，可再生能源发电固有的间歇性和季节性，直接导致了合成氨原料氢气供应的不稳定，绿氨生产无法持续在满负荷下运行。因此，为了使绿氨生产能够有效地适应这种波动的能源供给情况，需要开发出一套灵活的操作策略以确保生产的连续性和稳定性。通过结合机理模型和代理模型，构建一个包含电解水制氢、气体压缩、合成氨反应以及产物分离等关键工艺步骤在内的数学模型，深入分析了绿氨生产系统的稳态运行范围以及操作灵活性，重点分析了部分负荷下H₂/N₂、惰性气体含量等操作参数变化对整个绿氨生产系统的影响。结果表明，通过对H₂/N₂和惰性气体含量这些关键参数进行适当调整，可以在30%~100%的负荷范围内实现绿氨的柔性生产。

将可再生能源制氢集成于炼厂氢气系统有助于绿色低碳生产并降低运营成本，但其波动性可能影响炼油企业的氢气供应稳定性。为解决这一问题，建立数学规划模型优化制氢调度方案尤为重要，以确保氢气网络的稳定运行。对氢气管道、管网以及压缩机等操作单元进行建模，同时以最小化运行成本为目标，构建了一个包含互补约束的数学规划模型，通过求解模型得到最优制氢调度生产方案。通过对比分析，优化调度模型的生产方案在一个生产周期（24 h）内最多可以减少灰氢产量1373 kg，对应约减少系统CO₂排放量0.9%；对于系统运行成本，模型得到结果最多可以减少3930 USD，约节省总成本的2.0%。结果表明，该生产方案即使在可再生能源供应波动的情况下也能够确保氢气系统的稳定运行，满足耗氢装置的需要，同时保持管网压力在安全区间内，此外还能在此基础上有效控制优化运行成本，提升经济效益，对于推动炼油行业向更加绿色、高效的生产模式转型具有重要意义。

多效蒸发是当前最为主要的海水淡化方法之一，其包含多个操纵变量且变量间相互耦合共同作用。在实际生产过程中，常以满足一定淡水产量要求和造水比最优为目标进行操作优化。同时随着生产运行，操作条件和要求也时常发生变化，根据工艺设计的操作方案难以在全周期运行过程中实现持续优化。首先提出一种操作变量决策策略，通过相关性及通径分析确定各操作变量与二次蒸汽产量的内在联系以及作用机制，并综合考虑系统各效间的关联性以及装置能量回收，最终确定优化决策变量。同时，考虑到稳态优化大多基于初始状态，兼顾全运行周期，引入滚动优化方法，以最大化全周期累积造水比为目标，提出一种全周期操作优化策略。结果表明，相比于示例仿真，全周期操作优化方法的累积造水比显著提升了12.15%。

针对污水处理过程非平稳性、多工况性导致的水质难以高效、精准预测的问题，提出了一种事件触发的模糊神经网络（event-triggered fuzzy neural network，ETFNN）总磷预测模型设计方法，以事件的形式感知污水处理总磷状态演化过程的非平稳性和多工况性，进而实现对总磷状态高效、精准的跟踪和预测。首先，利用总磷历史数据对模糊神经网络（fuzzy neural network，FNN）进行训练，根据能够反映多工况切换的训练误差变化趋势来定义事件；其次，设计事件触发的模型参数更新策略，当不同事件发生时，模型会触发变步长的参数更新行为，即实现对污水处理运行非平稳性、多工况性的感知和识别；同时，通过构造等效Markov决策过程的性能势函数证明了ETFNN模型学习过程的收敛性；最后，将ETFNN作为软测量模型，用于实际污水处理过程出水总磷建模与预测，并进行了综合分析。实验结果表明，所提出的ETFNN软测量模型不仅能提高总磷预测精度，还能以事件的形式识别并跳过无效数据，进而降低预测模型的计算复杂度。

三钙中和过程是柠檬酸提取工艺的重要工序，是影响柠檬酸成品质量、产品收率的关键工段。该过程具有时滞、无参考轨迹、初始物料变化大、反应不可逆等特点，传统控制算法很难对其进行优化控制。针对上述问题，用强化学习算法深度确定性策略（DDPG）对实际的三钙中和过程进行优化控制。考虑到基于模型的强化学习方法可使智能体在学习的模型中进行无成本的探索，建立三钙中和过程的长短期记忆（LSTM）模型，并对其损失函数进行改进，减小了仿真模型与实际环境的差距，然后利用该模型进行强化学习训练，并将训练好的控制策略用于实际三钙中和过程。实验结果表明，该方法可以将仿真训练出的最优策略成功应用于实际三钙中和过程，并取得较好的结果。

针对青霉素发酵过程中的浓度难题，提出了一种基于时序差分记忆网络（temporal difference memory network，TDMN）的在线软测量方法。鉴于青霉素发酵过程数据的多批次、非平稳特性，采用滑动窗口进行预处理，利用TDMN模型捕捉局部特征，并通过增量学习实现模型的实时更新，以实现青霉素浓度在线软测量。实验结果表明，该模型在青霉素浓度预测中表现出显著的准确性，与人工神经网络（artificial neural network，ANN）、循环神经网络（recurrent neural network，RNN）和长短期记忆网络（long short-term memory，LSTM）等传统方法相比，具有更高的实时性和适应性，能够有效跟踪发酵过程中的浓度变化。通过与其他模型的比较，发现基于增量学习的方法显著降低了预测误差，提高了预测精度。该方法不仅能够动态更新模型，还能有效跟踪青霉素浓度的变化，为发酵过程状态的监测与控制提供了新的解决方案，具有重要的应用价值和行业意义。

针对某污水处理厂出水化学需氧量（chemical oxygen demand，COD）浓度预测问题，提出了一种基于自适应噪声完备经验模态分解（complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise，CEEMDAN）、变分模态分解（variational mode decomposition，VMD）二次分解、双向长短期记忆神经网络（bidirectional long short-term memory，BiLSTM）的出水COD预测模型，并引入吸血水蛭优化算法（blood-sucking leech optimizer，BSLO）对模型进行优化。首先，设计CEEMDAN算法对原始出水浓度序列进行分解，将复杂的时间序列分解为若干相对简单的子序列；然后，应用VMD对具有不稳定的高频不规则波形的子序列进行二次分解；最后，应用BSLO对BiLSTM进行优化，并比较未分解、一次分解、二次分解以及无优化算法下80个模型在污水厂出水COD浓度预测问题中的性能。结果表明，优化算法的引入提高了模型预测的性能，BSLO模型具有更快的速度和更高的精度；相比于其他模型，基于二次分解的BSLO+CEEMDAN+VMD+BiLSTM模型能够有效克服实测数据非线性和复杂性问题，在该厂出水COD预测中表现出优秀的预测精度和泛化能力。

针对氯碱生产精馏与固碱工段的腐蚀问题，研究了Q235碳钢在盐酸、氢氧化钠介质中的腐蚀行为，以及两种掺杂型环氧树脂有机涂层（EP-SiTiMg及EP-SiAlCa）的腐蚀防护性能与作用机制。结果表明，HCl浓度和温度升高均会增大Q235的析氢反应速率，加剧点蚀。在NaOH碱性环境中，当温度≤90℃时，碳钢腐蚀初期表面会形成钝化膜，腐蚀速率略有减小；当温度进一步升高，钝化膜逐步溶解，腐蚀速率加快至0.522 mg/(cm²·h)，达到严重腐蚀标准。EP-SiTiMg涂层在酸性环境中防护性能优异，150℃时仍可保持4×10⁹ Ω·cm²以上的高阻抗值，适合精馏工段长期应用；EP-SiAlCa涂层在<150℃的碱性环境中防护效果更好，腐蚀速率较碳钢降低52%以上，适合在相应作业温度范围的固碱工段使用。当温度达150℃时，两种涂层防护效果均小幅下降，涂层电阻均保持在10⁴ Ω·cm²左右，但仍对碳钢有防护效果。

随着石墨圆周密封向着低磨损、长寿命目标的发展，不同开槽结构动压型石墨圆周密封性能的高效、准确求解显得尤为重要。本文针对转子面开槽、静子面开槽和双面开槽三种开槽模式圆周密封结构，推导了适用于不同开槽模式圆周密封膜压分布求解的广义瞬态雷诺方程，基于动网格技术和有限体积法自主编程求解获得膜压分布和性能参数，并与商用软件模拟结果的求解精度和计算效率进行对比，在相同槽深条件下对比分析了三种开槽模式圆周密封的膜压分布和浮升力、泄漏率的时变特性，探讨了转速、入口压力和密封间隙等运行参数对三种开槽模式密封性能的影响规律。结果表明，相较于商用软件求解，相同面网格数下的圆周密封膜压分布自主编程计算结果吻合良好，但计算时间为5%～30%，计算效率显著提高；相较于单面开槽密封，双面开槽密封的时均浮升力和时均泄漏率均显著下降；因转子面与静子面螺旋槽相对位置变化，双面开槽密封的介质泄漏会出现反向回流和正向高泄漏周期波动的情况，弱化了密封封严特性和成膜特性。本文所提出基于广义瞬态雷诺方程的分层计算模型为不同开槽表面圆周密封的性能分析提供了新的方法。

以液体火箭发动机涡轮泵用镶装式机械密封为研究对象，考虑密封静环的过盈配合作用及密封环与环座之间的接触，建立了其深冷工况下的热弹流润滑耦合模型，采用原始对偶内点优化方法（IPOPT）处理接触带来的变形求解问题，研究了静环镶装过盈量、转速和密封压力对深冷环境下涡轮泵镶装式机械密封端面变形行为及密封界面的热弹流润滑特性。结果表明，在密封环热力耦合作用及密封组件间的接触作用下，密封动静环端面间产生沿半径方向非单调变化的膜厚分布，深冷环境下的温度变形远大于密封压力的力变形；密封静环的初始过盈量在装配后的研磨去除影响工作状态下密封的液膜厚度分布，静环过盈量和深冷环境下的收缩变形是密封环结构设计中需重点考虑的因素。建立的考虑密封组件接触作用的流固热力耦合模型可为镶装式机械密封环的结构优化提供理论基础。

超临界CO₂压缩机干气密封因密封介质在临界点工况附近的物性特殊性和高参数化，密封间隙内介质流动呈现出多相流动、高度湍流化和物性畸变特征。以微段组合型槽干气密封为研究对象构建了轴向力平衡条件下考虑实际流体效应的超临界CO₂干气密封热动力润滑相变仿真模型，提出了密封端面热力学过程表征方法，研究了转速、进气压力和进气温度等运行工况参数对超临界CO₂干气密封端面热力学过程、流场参数和稳态性能的影响。结果表明：进气温度的提高对于抑制密封端面液相凝析效果显著；转速和进气压力的增大只能抑制槽区液相凝析，增大端面非液相区面积，但对密封坝气液混相区影响不大，当进气温度达到320 K和340 K时，端面纯液相区和气液混相区先后消失；提高非液相区面积，对于增大密封气膜刚度是有利的。

油藏开发后期液滴堵塞于微孔喉中对实际采油过程造成不利影响。纳米颗粒吸附于液滴界面降低界面张力并诱发界面黏弹性，研究其对微孔喉中液滴运移及堵塞的调控机制具有重要意义。通过微流体可视化实验，研究了纳米颗粒吸附界面对液滴在运移时发生堵塞的影响规律。通过分析液滴尺寸与临界堵塞流量以及临界堵塞毛细数的变化关系，得到纳米颗粒吸附界面对液滴堵塞行为的影响机理，即诱发界面黏弹性加剧运移液滴的堵塞，利用液滴平衡关系推导出液滴堵塞临界条件的数学模型。通过分析液滴运移及堵塞的状态分布相图，确定堵塞状态的临界转变条件，证明了纳米颗粒吸附界面具有的界面黏弹性使运移液滴更容易被微孔喉捕获而堵塞，为油藏开发中纳米驱调控技术提供科学依据。

表面活性剂对油水界面性质具有重要影响，高温高盐油藏环境严重影响表面活性剂的界面化学特性和驱油效果。为研究不同表面活性剂结构对油水界面性质的影响。采用分子动力学模拟方法研究了阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）和进行基团修饰的表面活性剂SDS-B在油水界面上的微观行为和作用机理。结果表明，在SDS表面活性剂的疏水尾链中引入链烷烃改变了表面活性剂分子在油水界面的排列方式，相较于单烃链表面活性剂，双烃链结构使表面活性剂在高温高盐环境下依旧能紧密垂直于油水界面，SDS-B具有良好的分子界面行为。同时，链烷烃基团数目的增加导致SDS分子表现出轻微的弯曲，使表面活性剂分子形成多处聚集体，有利于形成多层吸附。SDS-B头基对Ca²⁺的排斥作用明显强于SDS，径向分布函数第一峰值降低0.89，而且SDS-B在Ca²⁺环境下的油水界面厚度较SDS得到改善，厚度从1.13 nm升高到1.52 nm，显著增强了界面稳定性，表明烃链的引入提高了表面活性剂的抗Ca²⁺盐特性。SDS-B头基易与烃链基团形成分子内氢键结构，头基水化能力提高，盐水中的阳离子受到较大的束缚力，Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺扩散系数分别降低了0.027×10^-4、0.065×10^-4、0.064×10^-4 cm²/s。在复杂盐环境及更高离子浓度下SDS-B头基亲水性及界面行为均优于SDS。本研究对三次采油中新型表面活性剂的设计具有重要的指导意义。

天然气水合物资源开发利用是当今能源领域的研究前沿，目前相关科学研究和新技术开发越来越依赖大尺度模拟装置。利用大尺度扇柱形反应釜模拟了甲烷水合物降压开采过程，获取了温度场、压力场、波速演变特征，及水合物分解和气液产出规律。结果表明，降压初期压力传播缓慢，3 m径向的压差可达3~4 MPa，压力稳定后压差缩小至0.3~0.4 MPa；受压力影响，径向水合物分解速率存在显著差异。降压初期近井区域存在水合物二次生成行为，对降压速率具有负面影响。此外，还通过外连恒压补水系统探索了外围环境对降压过程的影响。结果表明，外部盐水持续渗入弥补了储层压力，对温/压变化和气/水产出具有显著影响。

为降低Li_1+x Al _x Ti_2-x (PO₄)₃（LATP）电解质膜与锂金属负极之间的界面阻抗，抑制LATP与锂金属之间的副反应以及锂枝晶的生长，提高LATP电解质膜的性能，使用PVDF对LATP基电解质膜界面进行修饰，并研究其电化学性能。将LATP陶瓷粉末与聚氧化乙烯、LIFSI混合均匀后浇筑成膜，将PVDF溶液均匀涂覆在电解质膜表面，干燥得到修饰后的电解质膜。通过电化学实验、充放电实验、表面表征等方法，研究PVDF修饰后电解质膜的性能。结果显示，PVDF影响了LATP的晶体结构，优化了锂离子迁移通道。修饰后电解质膜的室温离子电导率提升，室温下电化学窗口由3.74 V增加到4.10 V，锂离子迁移数由0.915提升到0.978，组装锂金属对称电池在0.05 mA/cm²电流密度下的循环时间从45 h提升到280 h以上，有效抑制了锂枝晶的生长，提升了电解质膜与锂金属界面稳定性。在电流密度0.025、0.050、0.100、0.200 mA/cm²下的极化电压分别为27、60、110、220 mV。在LFP|SSCEs-1|Li全电池中循环超过25圈后形成了良好的SEI界面。从第25圈到第100圈容量保持率为87%，库仑效率始终保持在95％以上。PVDF修饰层提升了LATP电解质膜的电化学性能以及和锂金属界面的稳定性，对全固态锂电池的应用具有积极意义。

光催化剂的光吸收范围窄以及光生电子-空穴对的快速复合是影响光催化制氢性能的重要因素，通过掺杂改性可有效改善其催化性能。利用热缩合和煅烧法制备出C/g-C₃N₄-TiO₂复合材料，C修饰g-C₃N₄不仅调控了TiO₂的能带结构，还显著增强了TiO₂对可见光的吸收能力。进一步探究了不同C/g-C₃N₄含量的C/g-C₃N₄-TiO₂分解水制氢的光催化性能。实验结果表明，C/g-C₃N₄的引入显著增强了TiO₂在可见光区域的吸收能力，并拓宽了其光响应范围。当C/g-C₃N₄-TiO₂质量比为0.10时，三元复合物的产氢速率最高[4.66 mmol/(g·h)]，是TiO₂的2.31倍，是C/g-C₃N₄的7.17倍，且经过七次循环后，仍具有较好的稳定性。这主要得益于C/g-C₃N₄与TiO₂之间的协同作用，有效促进了光生载流子的分离和传输，减少了电子-空穴对的复合，从而提高了光催化产氢效率。因此，通过合理设计和优化光催化剂的复合结构，可以显著提升其在水分解制氢过程中的性能，为高效光催化剂的开发提供新的思路和方向。

阴离子掺杂诱导空位工程可以有效调节过渡金属硫化物的电子结构，从而提高其对锂硫电池中多硫化锂（LiPSs）的吸附及硫的利用率。以羰基化煤沥青基多孔碳（DCC）为Co纳米粒子的载体，经过一步高温硫化、硒化，将Co纳米粒子转化为具有S空位的Se掺杂CoS₂（CoSe _x S _y @DCC）催化剂。制备的CoSe₅S₂@DCC具有丰富的孔结构和S空位，可有效地提高其对LiPSs的吸附能力，并加速了硫转化的反应动力学。电化学测试结果表明，负载S后的CoSe₅S₂@DCC/S正极具有较好的倍率性能（在0.1 C下其比容量为1120 mAh·g^-1；在5 C下比容量为488.5 mAh·g^-1）、循环稳定性（在5 C的电流密度下，经2000次循环后可维持400.3 mAh·g^-1的比容量，库仑效率接近100%）和快的离子扩散性能。这一工作对利用阴离子掺杂诱导空位工程以提高锂硫电池用催化剂催化活性的研究具有重要的参考价值。

工业加热场合范围广、需热量大，使用燃气锅炉或电锅炉时碳排放量大。高温热泵对于电-热高效转化、助力节能减碳可以发挥重要作用，热泵工质对系统性能影响重大。选取低GWP工质R600、R601、R601a、R1224yd(Z)、R1233zd(E)、R1234ze(Z)、R1336mzz(Z)，以R245fa为参照物，建立了单级回热高温热泵模型，基于系统最小过热度理论，从安全、能效、环境影响和经济性方面进行对比。结果表明：在蒸发温度50℃、冷凝温度80~130℃时，R601、R601a和R1233zd(E)相较于R245fa优势明显；当冷凝温度为130℃时，与R245fa相比，R601、R601a、R1233zd(E)的性能系数（COP）分别提升12.39%、11.04%、11.16%，㶲效率分别提升10.29%、9.20%、9.29%，综合温室效应值（TEWI）分别降低11.39%、10.32%、10.41%，环境收益分别提升46.12%、41.61%、42.01%。

垃圾焚烧具有减量化和资源化等优点，近年来已逐渐替代垃圾填埋而成为世界各国大力发展的固废处置重要方式。垃圾组分复杂且有害物质多样，经焚烧处理后不可避免地会产生有毒有害的芳香烃化合物，对大气环境和人体健康产生危害。研制了基于光电离飞行时间质谱的垃圾焚烧烟气中芳香烃化合物在线监测系统，并利用在线监测系统对某大型垃圾焚烧厂的选择性催化还原（selective catalytic reduction，SCR）装置出入口烟气中的苯系物、酚类化合物、多环芳烃化合物和氯代芳烃化合物的代表性物质进行在线监测和动态排放特征研究，明确了SCR装置对垃圾焚烧烟气中典型芳香烃化合物的脱除效果。结果表明，研制的在线监测系统对芳香烃化合物的检出限可达ppb级别，且连续监测5000 min信号强度的相对偏差（RSD）仅为4.2%；SCR装置入口和出口烟气中芳烃化合物的分布模式显著不同，二甲苯和甲苯对差异的贡献最大；SCR装置对烟气中的芳香烃化合物均具有较好的脱除效果，烟气流经SCR装置后，苯系物、酚类、多环芳烃类、氯苯类、氯酚类、氯甲苯类和氯甲酚类化合物的信号强度分别下降11.3%~91.5%、47.7%~93.0%、66.3%~94.9%、26.4%~84.5%、48.5%~88.7%、53.9%~89.5%和67.3%~91.0%。

通过实验与数值模拟相结合的方法，系统研究了低旋流配置对氨-甲烷-空气预混旋流火焰稳定性极限及污染物排放方面的影响。结果显示，高旋流配置下，各种工况均表现出较高的污染物排放，尤其是未燃氨、一氧化碳和氮氧化物。而低旋流配置显著降低了这些污染物的排放，仅略微缩小了火焰稳定性极限。然而，低旋流配置下的氨-甲烷-空气火焰产生了较高的氧化二氮，这归因于低旋流配置降低了火焰温度，抑制了氧化二氮的热裂解。此外，随着非旋流气流比例的增加，尽管污染物排放量进一步减少，但火焰稳定性极限显著收缩，这与低旋流下火焰结构和流场结构的变化密切相关。综合而言，低旋流配置在污染物排放与火焰稳定性之间可以达到较优的平衡，适用于需要降低污染物排放的燃烧应用场景。

硅橡胶因其优异的性能被广泛应用于许多领域，但在高温下容易发生降解。以四甲基氢氧化铵硅醇盐（TMAS）为催化剂，以八甲基环四硅氧烷（D₄）、1，3，5，7-四甲基-2，4，6，8-四乙烯基环四硅氧烷（D₄Vi）和八苯基环四硅氧烷（D₄Ph₂）或1，4-双（二甲基羟基硅基）苯（BHB）为单体，通过阴离子开环缩合聚合反应合成了含高乙烯基的苯基（P1）和亚苯基（P2）聚硅氧烷。研究了反应温度、时间以及催化剂和封端剂用量的影响。通过红外、核磁以及拉曼光谱等表征技术分析了其结构。研究了乙烯基和亚苯基对固化聚硅氧烷力学性能和热稳定性的影响。结果表明，乙烯基和亚苯基的引入显著提高了聚合物的残炭率，这是由于乙烯基在高温下发生了交联反应，而亚苯基在高温下发生了支化反应。此外，与P1相比，乙烯基含量高的P2具有更高的初始分解温度和更好的耐热空气老化性能。

本研究成功研制了一种新型双层阻垢疏水涂层，目的在于有效抑制隧道排水管道中结晶体的形成。该涂层由纳米二氧化硅、氨基磺酸、水解聚马来酸酐和乙二胺四乙酸二钠（EDTA）等主要成分构成，设计为疏水内层和阻垢外层的结构。疏水内层的功能是阻止结晶颗粒附着于管道内壁，而阻垢外层则保护内层并预防结晶体的形成。通过实验室内的静态和动态模拟实验，发现疏水内层的防结晶率稳定在82%以上，阻垢外层的阻垢率稳定在93%以上。在动态模拟实验中，理论预测疏水内层能够维持428.47 d，阻垢外层能够维持188.57 d，两者合计可维持617.04 d；使用Ansys fluent软件进行仿真计算，结果表明，这种双层阻垢疏水涂层能够保持其性能长达634.72 d。验证实验与仿真结果之间的误差率为2.87%，证明仿真模型预测与涂层性能相符，能够适应不同的流量和流速条件，为各种工况下的仿真模拟提供参考。这种双层涂层不仅实现了疏水与阻垢的双重功能，还展现出了卓越的耐久性和缓释性能，对于抑制隧道排水管道内结晶体的形成具有显著效果，为隧道排水系统的维护提供了一种新的解决方案。

竹炭在储能等领域有巨大的应用潜力。然而，无机成分尤其是硅会严重影响其性能。采用KOH浸渍竹材、与竹材共炭化后酸洗脱除硅及其他无机组分，考察KOH浓度、浸渍时间、炭化温度对脱硅脱灰效果的影响；借助ICP-MS等方法表征脱灰效果、探究脱灰机理。此外，将竹炭制为硬炭，表征电化学性能。结果表明，KOH可有效负载到竹材上，竹材在3 mol·L^-1 KOH溶液中浸渍4 h，650℃下炭化后酸洗，竹炭灰分含量可降低至0.55%、脱灰率达84.76%，Si的含量降低至0.3%、脱硅率达76.19%；低灰竹炭制备硬炭的电化学性能显著优于未脱灰样品；50 mA·g^-1的电流密度下首次库仑效率达到70.67%；低灰竹基硬炭经过50 mA·g^-1~5 A·g^-1电流密度的循环后，在50 mA·g^-1下可逆比容量可恢复至365 mAh·g^-1。碱浸竹材炭化后酸洗是深度脱灰脱硅的有效途径，低灰竹基硬炭的电化学性能优异。

为了强化R134a水合物制备系统的蓄冷性能，研究了三种泡沫多孔材料体系（碳化硅泡沫陶瓷、泡沫铝、泡沫铜）下不同的孔密度和不同材料厚度对实验台蓄冷特性的影响，并使用Fluent对系统进行优化研究。实验表明充注压力为0.25 MPa时，添加不同孔密度（10、20、30 PPI）的泡沫多孔材料均能对R134a水合物实验台的蓄冷性能具有促进作用，但随着孔密度的增大，三种材料体系的蓄冷特性都随之降低。实验结果表明，当孔密度同为10 PPI，材料厚度为30 mm时，水合物蓄冷特性达到最优。且材料为泡沫铜时，系统的预冷时间和蓄冷时间达到最低，分别为35.80 min和42.61 min；总蓄冷量为937.71 kJ、蓄冷速率为0.364 kW，水合物生成质量为0.992 kg。数值模拟结果表明，当散流器入口流速为8 m/s时，反应釜内的两相流性能最佳，更有利于R134a水合物围绕着多孔介质大量生成。

超高交联聚苯乙烯树脂可作为血液灌流吸附剂，在临床血液灌流疾病治疗领域发挥重要作用。然而，目前临床使用的超高交联聚苯乙烯树脂，存在制备过程烦琐、毒性大等问题，有待进一步地改进和优化。采用二甲氧基甲烷（FDA）和二乙氧基甲烷（DTM）两种不同外交联剂对预交联聚苯乙烯微球P(St-DVB)进行一步法外交联反应，制备出超高交联聚苯乙烯吸附树脂HCP-FDA和HCP-DTM。利用红外光谱、光电子能谱、扫描电子显微镜及气体吸附法等表征了吸附树脂的化学结构和微观孔结构。结果表明，小分子外交联剂可有效实现树脂内部的化学交联，所制备的HCP-FDA和HCP-DTM具有多级层次分布的三维纳米网络结构。吸附实验结果表明，所制备的HCP-FDA和HCP-DTM对尿毒症中大分子毒素具有优异的吸附性能，同时，展示出较好的血液相容性，有望作为一种全血灌流吸附剂，为临床尿毒症血液灌流净化治疗提供新型技术方案。

利用非定常伴随方程进一步发展了基于固定探测器网络的遗传算法，并将其用于化工储罐区泄漏后泄漏位置和泄漏率的反演。首先基于计算流体动力学（CFD）模拟，利用非定常伴随方程建立源-探测器关系，然后利用遗传算法对泄漏进行反演。非定常伴随方程在准确建立源-探测器关系的同时，可以节省大量的CFD模拟计算量，且遗传算法的计算高效性可实现对泄漏的快速反演。在考虑了探测器的测量误差和阈值后，对10个泄漏源进行反演，结果表明各泄漏源的反演精度均较高。此外，还讨论了反演精度随泄漏时间的变化情况，表明所提方法可在复杂流动下快速准确地反演泄漏源。

本研究通过实验和数值模拟方法，系统地研究了正十二烷-甲烷双燃料混合物在中低温条件下的着火特性。通过快速压缩机实验中获取的双燃料着火延迟时间结果，发现正十二烷的添加对双燃料混合物的着火有非线性的促进作用。此外，稀释气体的种类也会显著影响双燃料混合物的着火特性。结合最新开发的反应动力学机理（Mai2024），对实验数据进行了数值模拟和机理分析，以揭示正十二烷的添加以及稀释气体的种类对双燃料着火的作用机制。实验数据与机理预测结果具有较好的一致性，验证了Mai2024机理在预测正十二烷-甲烷双燃料混合物着火特性方面的准确性。研究结果表明，添加正十二烷可以促进双燃料混合物着火，这种促进作用是非线性的，且与·OH自由基产率的非线性增长是一致的。正十二烷添加对着火的非线性促进作用一方面是由于其低温氧化过程可以促进自由基池的生成和累积；另一方面是由于其低温氧化过程放热使得系统温度升高。此外，稀释气体的种类对燃料第一阶段着火过程影响较小。但对于总着火延迟时间，稀释气体的热物性差异在低温区域起到了决定性作用；而化学效应主要在更高温区域影响双燃料的着火特性。