新型功能摩擦纳米发电机的构建与应用

能源短缺和环境污染成为当今世界面临的两大难题,以高新技术发展可再生清洁能源,逐步成为重要的解决策略.摩擦纳米发电机的发明推动了环境机械能有效收集,是可再生能源领域的前沿研究课题,并在自驱动应用领域开展了广泛研究.在信息时代,自驱动传感器的研发促进物联网朝着微型化,节能化,智能化方向发展.自驱动系统是摩擦纳米发电机另一个主要应用方向,且如何采取节能减排的清洁手段来治理环境污染尚待研究.本论文围绕环境机械能的高效收集技术方面做了一系列研究,设计和构建了几种新型功能摩擦纳米发电机,从材料选择,结构改进和复合集成等角度出发优化器件的输出性能,耐用性及环境适应性,可分别作为人体运动能和风能等能源的高效收集器件.同时结合纳米发电机的工作原理,深入研究了在自驱动传感方向的应用,实现了快响应,高精度,多功能主动式传感,在推动物联网的节能型发展方面取得重要进展.此外,构建了基于摩擦起电原理的自驱动空气净化器,利用自身高电压输出实现高效去除颗粒物,解决了能量消耗大的问题,缩短了净化周期,并展示了在工业,交通和日常生活等环境空气清洁的应用前景.本论文主要研究了以下几个方面:设计和构建了一种自回复摩擦纳米发电机,利用卷曲弹簧优化器件结构,降低回复过程的机械能消耗.该纳米发电机的输出电压高达252 V,输出电流为56 μA,最大输出功率为0.52 mW/cm2.通过气流驱动工作,研究了气体因素对输出性能的影响并分析了原因.该纳米发电机可作为自驱动多功能传感器,实现湿度和风速传感,探测范围宽为20%～80%,响应/回复快约18 ms/80 ms.还组装了无线安全监测系统,运动触发产生电信号驱动警报指示灯,实现无源可视化监测.这一工作拓宽了纳米发电机在自驱动传感器上的应用范围,包括环境监测,安全防卫,应急响应等领域.设计和构建了一种柔性阵列式摩擦纳米发电机,采用低维导电纤维作电极,具有高柔性和高分辨率的优势.基于表面摩擦静电荷感应的原理,用作自驱动压力传感器感知外部触碰情况,无需外界提供电能.分辨率高达127 ×127 dpi,是生物皮肤机械刺激感受器的10倍,响应快约68 ms,灵敏度为0.055 nA/KPa.利用其高柔性可适应弯曲工作表面,在人体皮肤和甲壳虫外壳上进行了压力感知研究.还可用于高分辨率压力传感,实现物体实时运动轨迹追踪,交叉阵列电极的设计大幅减少测试通道数目.这种柔性阵列式摩擦纳米发电机在电子皮肤,人机交互和可穿戴设备领域有广阔的应用前景.设计和构建了一种摩擦-压电-热释电多效应耦合纳米发电机,具有三明治薄膜结构.通过表面修饰处理,器件表现出优异的抑菌特性.可用作自驱动多功能触觉传感器,利用摩擦-压电效应和热释电效应的响应时间差,提出修正公式可分辨耦合信号,实现压力和温度的同时传感.研究了在弯曲表面工作时对不同温度物体的触碰感知,还分析了空间分辨传感的性能.这种多效应耦合纳米发电机对于能量收集器件的设计具有借鉴价值,能够应用在人机界面,智能机器人,假肢医疗和健康防护等领域.设计和构建了一种由摩擦纳米发电机和热电发电机高效集成的复合纳米发电机,同时收集气体中机械能和热能.利用两者优势互补,该复合纳米发电机可同时输出531 V高电压和148.7 mA高电流.探究了结构尺寸和气体环境因素对复合纳米发电机输出性能的影响.通过电源管理系统处理后,器件输出5.2 V恒定电压直流电,可作为稳定供电电源满足小型电子器件的额定电压需求,包括点亮LED灯,为手机和电容器充电.有望在大规模工业废气能源二次利用方面开展广泛的应用.设计和构建了基于摩擦起电原理的两种空气颗粒物净化器.自驱动静电除尘系统利用摩擦纳米发电机收集气体能量,为静电除尘过程提供74 Hz/400 V高频高压电.研究了空气颗粒物初始浓度,尺寸和净化时间因素对净化性能的影响.当初始浓度为671μg/m3,工作6 h后PM2.5净化效率为92.1%.超轻瞬时摩擦静电空气净化器具有多通道三维空间结构,依靠泡沫小球摩擦起电产生高压静电场,原位瞬时去除气体颗粒物,缩短了净化周期.当PM2.5浓度高达1192 μg/m3时,净化效率为96.3%.应用在汽车尾气净化装置上,净化效率高达97.9%.还设计了便携式空气净化器,主动提供洁净气体,提高佩戴者的呼吸舒适度.作为新型的空气净化手段,其应用场景广泛,例如工业废气过滤,交通尾气净化及随身空气净化等.

一种工业废气净化系统

一种工业废气净化系统,包括第一吸附室,第二吸附室和反应室,第一吸附室与第二吸附室之间通过第一连接管连接,第二吸附室与反应室之间通过第二连接管连接;第一吸附室内设有吸附板,第二吸附室内设有吸附液,反应室内设有反应液,第一吸附室上设有进气管,反应室上设有出气管.通过采用上述结构,通过多次多级净化,对废气内的大小颗粒以及有害气体污染物进行逐级净化,并且保证了净化率,降低了生产尾气对空气的污染.

一种工业废气的环保净化系统

本发明公开了一种工业废气的环保净化系统,包括燃烧炉、吸收炉、反应炉、连接燃烧炉和吸收炉的管道及连接吸收炉和反应炉的进气管；所述反应炉内设有刮泥装置,所述反应炉底端设有出液口和排泥口,所述刮泥装置包括主板、与主板相配合的转动机构,所述主板的两侧设有凸部,所述凸部外罩设一刮条；本发明通过刮条的设置使得刮泥装置刮除石膏时更加方便而且干净。

核工业中空气净化

第十六届核空气净化会议以前称美国核能空气净化会议,于1980年10月20日—23日在加里福尼亚州圣地亚哥市召开.会议对高效微粒空气过滤器的测试,气溶胶过滤,砂石过滤器和电过滤器论题进行了讨论.会议论文包括空气净化系统的设计,废气净化设备再生,惰性气体的分离,密闭通风,碘吸附,核废物碳-14和氚的处理,核标准和安全,欧州和亚州新的空气净化工艺,密闭通风的防火测试,核电站和后处理工厂过滤器

一种高效的工业废气净化处理装置

本发明公开了一种高效的工业废气净化处理装置,涉及废气处理技术领域,其技术方案要点包括罐体,驱转机构和清洗机构;罐体的底部盛放有清洗液,罐体的顶壁上固定连接有吊环,吊环上转动连接有滤筒,滤筒的上端与排气口连通,滤筒上开有多个第一通口,滤筒上固定连接有第一滤网;清洗机构设置在罐体上,清洗机构包括清洗罩,竖管,滚筒刷,供水管,第一水泵,竖轴和第一电机,第一电机能够通过竖轴带动竖管转动,竖管带动其上的滚筒刷转动,转动的滚筒刷配合其上的清洗液便能够对第一滤网进行刷洗,再通过驱转机构带动滤筒转动,滤筒带动其上的第一滤网转动,滚筒刷便能够连续的对整个第一滤网进行刷洗,避免第一滤网被堵塞.

烧结废气处理新方案:SWGR和DeNOx

选择性催化还原(SCR)是降低来自燃烧设备,垃圾焚烧设备,化工设备和燃气轮机等固定源的NOx排放的先进而成熟的技术.在这些固定源中,SCR系统通常布置在进一步的废气处理设施比如静电除尘器(ESP)和烟气脱硫设备(FGD)之前,以确保催化剂处于合适的温度区,从而达到高效脱除NOx的效果.但在烧结厂,SCR DeNOx系统的设计和布置有所不同:为了在废气进入SCR DeNOx系统之前去除灰尘,硫氧化物和有机物,通常在ESP,织物过滤器(FF)和/或FGD设备之后去除NOx.对这个预分离步骤,普锐特冶金技术提供最大限度减少废气总量的技术(SWGR系统)和现代气体净化技术(MEOS).总的来说,SCR DeNOx系统对改造的现有烧结厂和完全新建的烧结厂都适合.对于现有烧结厂,DeNOx系统可以安装在湿法或干法除尘系统之后.由于烧结废气具有特殊的化学性质,要特别注意催化剂的选择和辅助设备的设计.普锐特冶金技术开发并实施的选择性废气循环(SWGR)系统能够降低烧结矿生产的运行成本并减少环境排放.SWGR系统从烧结机的选定区域引出废气,将其同冷却机热废气或环境空气混合后返回到烧结机.结果,下游设备的单位废气量显著减少,幅度达到50%.因此,废气净化设备的单位投资成本和运行成本能够保持在可接受的程度.另外,安装SWGR系统后,由于循环废气中的CO燃烧并通过烧结床燃烧区,焦炭消耗量也能明显降低.这些技术无论是结合采用还是单独采用,都以减少排放和优化运行成本为明确目标.本文将讨论DeN0x在烧结厂应用面临的挑战和解决方案,并展示SWGR系统降低烧结矿生产成本和减少废气量的效果.