浅谈太阳能分解水制氢的研究

浅谈太阳能分解水制氢的研究1、相关定义11、搜索模式的定义搜索模式是指口令的不同组合方式,它本质上对是用户设定静态口令的规律进行分析后的一些总结。一些常见的搜索模式见表31。表31常见搜索模式名称正则表达式字符集高度举例数字0910123456小写字母AZ26ABCDEF小写字母、数字AZ0936A1B2C3大写字母、数字AZ09361A2B3D小写字母、大写字母AZAZ52AABBCC大小写字母、数字AZAZ0962A1B23C小写字母数字AZ0936ABC123大写字母数字AZ0936ABC123大小写字母数字AZAZ0962ABC1234数字小写字母09AZ36123ABC数字大写字母09AZ36123AAA数字大小写字母09AZAZ62123AAC全键盘字符AZAZ09JDAJ,1JN,NK性质52若粗糙关系数据库中存在一个元组TU,AJA,TAJDAJ,1JN,NK则此关系不是单值属性关系。也就是说若存在属性取值为非原子值的情况,则此关系不满足第一范式,即不是单值属性关系。2713、计算任务的定义和分解要使计算任务实现并行化计算,计算任务必需是可被分解的,同时,分解后子任务间的相互独立性越高,计算任务的并行度则越高。计算任务M定义为MPD,DG,其中P是任务函数,对应不同的加密算法。G是搜索空间,采用正则表达式进行描述,目前只能支持ASCII码组成的字符空间。D为搜索空间的原子项,它是一个字符串。如计算任务MMD5MD5D,字符空间为AZAZ3,4094,5,那么其中的一个原子项为ABCD345,很明显此计算任务的字符空间大小为|G|7481012。根据计算任务的定义,影响任务计算复杂度的主要因素是搜索空间G和任务函数P,当搜索空间非常大时,要计算出所有的PD值,需要消耗巨大的计算资源和漫长的时间,所以必须对计算任务分解成若子任务,这些子任务被称为节点任务,分发到各个计算节点后,再并行地执行节点任务,以此提高任务的执行效率。计算任务的分解,实质就是字符空间的分解。每个D的计算都是相互独立,各个D对应的值M互不相关,为了使任务并行的执行,在系统接收到一个计算任务M时,我们把搜索空间G分解成N个更小的搜索空间G1,G2,G3,GN,同时应满足GI相互之间没7华南理工大学工程硕士学位论文有交集,保证节点任务之间的独立性。这些节点任务将会被分配到系统中的计算节点,由各个计算节点独立地完成,实现计算节点间的任务并行。考虑到一个节点任务直接交给GPU执行要需要很长的时间,不利于任务的调度,因此一个节点任务在计算节点上,会被进一步分解成更小的任务,此任务称为单元任务,并分配到单独的一个GPU或者CPU执行,从而实现GPU卡或者CPU核级别的任务并行,因此整个分解过程采用了两级分解的架构,如图17所示。G1GGGG21114131计算节点1GG2G32212GGG242计算节点2管理节点GG433323133GGG计算节点3任务调度节点图17搜索空间的两级分解示意图在内部的实现中,用通配符的组合来描述字符空间,表示该位置的字符可以由字符集的任意一个字符替代。使用通配符固定化的操作到达搜索空间分解的效果,通配符固定化是指在该通配符的字符集上选取一个字符替代通配符。814、太阳能定义及其内涵太阳能SOLARENERGY,是太阳内部不断进行核聚变反应所产生的能量,广义的太阳能包括地球上的风能、水能、潮汐能和生物质能,而狭义的太阳能则仅21限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。尽管辐射到地球大气层的能量只为太阳能总量的22亿分之一,但也高达173000TWLTW1012KW,也就是说太阳每秒钟通过电磁波传送到地球上的能量相当于500万吨煤燃烧所释放出的热量。太阳能资源既是一次能源,也是无碳能源,具有普遍、无害、巨大、长久等无与伦比的自然优势,现已成为世界各国关注的重点,各国在大力发展太阳能产业的同时,也加大了对太阳能资源的研究。目前,对太阳能的开发利用,普遍分为二大类,一类是以太阳能热利用为主的太阳能光热产业另一类是以硅材料为主导的太阳能光伏产业。15、未来的太阳能概念赛车1太阳能概念赛车FORMULAZERO概念赛车FORMULAZERO的模型是由MERCEDES北美的高级研究中心设计。结合了多种高新科技成果,拥有极低的重心与极高的空气动力学效率,并且还导入了太阳能概念。四个车轮都配备有驱动电机,车背部用于航空领域极为流线型的太阳能帆,能将光能转化成动能。而车身上高耸的空气动力刚性帆,也可让风力成为车辆驱动的动力,展现节能环保的极致发挥。FORMULAZERO是一款真正意义上的HYBRID混合体,它结合了F1赛车的华丽和帆船的效率。奔驰正试图通过这款零排放的车子变革延续多年的传统赛车。预计FORMULAZERO将于2025年走上赛道,如图213216。图213侧面效果图图214正面效果图10图215顶视图图216设计草图2太阳能概念赛车HELIOSKIMGUHAN设计的这款概念赛车HELIOS是一款完全使用电能的赛车,而它的电源来自于太阳能。这个车装有巨大的太阳能电板,犹如巨大的翅膀。当行驶的时候,可以把太阳能电板收起来。停止的时候可以展开太阳能板吸收太阳能充电。这个概念车的设计灵感来自于爬行类动物蜥蜴,这款概念车还获得了2008国际汽车内饰设计大赛的最佳贡献奖,如图2172195。11图217车体结构图图218行驶状态图219太阳能电池板的展开过程这些太阳能概念赛车都是基于前沿科技,针对未来的某些需要而设计的,是今后太阳能赛车的发展方向。16、太阳能的概念大自然中的太阳能资源是太阳能路灯的能量来源,正如汽油是汽车的动力来源,粮食是人类的动力来源一样。在进行太阳能路灯的研究过程中,笔者认为首先应该对太阳能的概念以及我国太阳能资源的分布情况有所了解。这样才能因地制宜,选择合适的组件,让太阳能路灯更好的服务我们的生活,提高我们的生活质量。人们常称的太阳能代表着非常广泛的含意,在地球上除了直接照射到地球上的辐射能外,水能、风能、海洋能、潮汐能、以及绿色植物光合作用固定下来的生物能都属于太阳能。但间接的太阳能通常被称为广义的太阳能。我们通常所说的太阳能主要是指太阳辐射能,也是狭义的太阳能资源。102、相关背景21、背景介绍室效应日益严重,能源与环境面临的可持续发展,已成为各国非常关注的国际问题。NH3是大气污染物之一,它的污染主要来源于人和动物的排泄物,生活污水中平均含NH3量每人每年可达2545KG1。雨水径流以及农用化肥的流失也是NH3的重要来源。另外,NH3还来自化工、冶金、石油化工、油漆颜料、煤气、炼焦、鞣革、化肥等工业废水中。NH3在环境中的暴漏和扩散,不仅污染环境,还会危及人类自身的安全1,因此,有必要采取有效的、经济的手段将之转化为无害的物种,并进一步加以利用。为此,人们对此进行了许多研究工作,概括起来可以分为如下四个方面1固体上的吸附2阶段燃烧3NH3氧化4催化分解。借助于NH3在固体表面上的吸附,可以将弥散态的NH3富集,然后统一处理。NH3的吸附是通过NH3与表面间的相互作用实现的,这种相互作用大致可分为两类一类是物理吸附,其吸附量与吸附强度取决于温度、压力和表面的大小,与表面微观结构的关系不大另一类是化学吸附,化学吸附只限于与固体表面直接接触的单分子层,吸附量不仅取决于温度、压力和表面的大小,而且还与固体表面的微观结构密切相关。对于通过吸附来处理除去NH3,无论是物理吸附还是化学吸附,此方法在实际应用中受到温度、压力、表面等各种因素的制约。NH3的阶段燃烧研究主要有均相燃烧和催化燃烧两种方法,二者均可减少燃烧产物中的氮氧化物,但燃烧反应的机理尚存在争议。目前,研究者比较认同的反应通道是两步反应机理,即1部分的燃料中的结合N被氧化为NOX2NOX与游离NH3产生的NH自由基反应生成N2。然而,研究结果表明阶段燃烧反应均需要较长的停留时间,现有的工艺条件,制约了燃烧除NH3的效率,工艺的改进,是燃烧除NH3未来的重要研究课题。NH3的氧化可以实现N形态的转化,基本思想是使NH3与温和的氧化性气体发生选择性氧化生成N2和H2O。根据是否采用催化剂又可分为选择性非催化还原SNCR和选择性催化还原SCR两种23。不同之处在于后者有催化剂的参与,而催化剂的参与降低了2反应温度由不加催化剂时的8001200降至300380或更低,并提高了反应效率。也可以通过OSTWALD方法2将NH3转化为HNO3。催化分解是在催化剂的作用下将NH3转化为无污染的N2和H2。这种转化方式不仅消除了NH3的污染,而且提供了一种获取清洁燃料H2的良好途径,化NH3为H2是当前表面科学中一个十分活跃的研究领域1,46。众所周知,氢能是一种非常清洁的能源,其燃烧产物为水,对环境不会造成污染,具有传统能源所无法比拟的优越性79。做为H的载体,NH3具有其它含H物种所不具备的优越性。首先,NH3在通常情况下呈液态,易于存储和运输其次,NH3的载H量也远高于其它含H物种,具有较高的质量效率最后,与其他制氢方法相比,NH3催化分解制氢技术10避免了COX污染,是目前解决燃料电池电极中毒的有效途径之一。因此,NH3的催化分解受到许多研究者的高度关注,也具有潜在的经济价值。NH3分解是合成NH3的逆反应,其反应方程式为2NH3N23H2。据文献11报导,在1ATM下,450时NH3在催化剂的作用下转化率可达到60以上,当继续提高反应温度时NH3转化率逐渐增大,但变化较小,当温度在700时,转化率达到9999,NH3分解基本趋于完全,如图11所示。图11常压下不同温度时的NH3分解率关于NH3的分解反应通道,多数研究者认为其催化分解机理是吸附态的NHX连续脱H形成吸附态的H和N,然后吸附态的H和N分别互相结合,形成分解反应的最终产物N2和H2。即其反应机理包含如下一系列基元步骤NH3GNH3A11NH3ANH2AHA12NH2ANHAHA13NHANAHA142HAH2G152NAN2A163N2AN2G17显然,无论是NH3在固体表面的吸附、催化分解或者催化氧化,均是通过固体表面与NH3的相互作用而达到脱除NH3的目的。NH3与金属表面的相互作用的实验与理论研究已大量报1319。关于金属表面上NH3的催化分解,已报导的研究包括RE20、FE20、AL21、NI14,2227、RU2735、PT3841、W42、IR14,1718和AU43。而NH3的催化氧化涉及的金属包括PT44、RU45、AG46、NI47、RH48和IR4953等。从实验上看,NH3的表面化学研究常用的技术包括TPD、HREELS、AES、LEED和STM等。上世纪60年代末以来,表面科学得到快速发展,各种探测固体表面成分与结构的实验方法相继出现,从内容和方法看,目前表面化学的研究大致可分为三个部分,首先是表面组成的研究,研究表面组成中最基本和最有效的手段之一是AUGER电子能谱AES,X射线光电子能谱XPS,场离子显微镜FIM、离子散射ISS与二次离子质谱SIMS等技术也陆续被广泛地应用到这一研究领域第二方面就是表面结构的研究,即研究吸附的分子的结构信息及吸附过程中下面原子的重排,低能电子衍射LEED技术是较成熟与有效的方法之一。最后是表面化学反应的研究,表面化学反应有两种类型一是表面物质参与的化学反应,反应前后表面组成和结构均发生了相应的改变另一类是借助于表面,但反应前后表面未发生变化不排除反应过程中的结构重排的化学反应。对于前者的深入研究,大大加深了人们对材料科学、电化学和化学腐蚀机理的认识而后者则是研究多相催化反应的基本问题。对这类表面化学反应的研究主要集中在探讨表面吸附物的化学组成与结构,以及表面物的反应动力学和表面反应机理等方面。目前,铂系催化剂是NH3催化氧化的主要催化材料12。而NH3分解制氢反应所用的催化剂主要有镍系催化剂、钌系催化剂、铁系催化剂及各种复合催化剂,目前的NH3制氢的各种技术尚处于初级阶段,反应温度较高,选择性差,抗中毒能力不强,催化剂多为贵金属及过渡金属。例如,文献5456报道了在超高真空状态下,用HREELS、TPD和LEED等方法研究的NH3催化分解,发现NH和NH2是分解过程的中间产物。TEUKOLSKY等57采用电子来轰击吸附在PT111上的NH3分子,结果也表明NH和NH2是NH3催化分解反应的中间产物,其中在低温时NH2是主要表面吸附物种,在300400K的温度时,NH是主要表面物种,高于400K时,吸附的NH发生分解,生成的N原子结合为N2并从表面脱附。YAMADA和TANAKA等用HREELS研究了NHX在PD100和RH100表面上的吸附情况,认为NH是主要表面吸附物种5860。PURTELL等6162用角分辨光发射技术对NH3/IR111体系进行了研4究,认为NH3的吸附源于N原子与金属表面原子间的成键,并且在此表面上NH3无法直接脱氢分解,而是以分子态吸附于表面。SHI等63在采用高分辨电子能损失谱和热解吸光谱方法研究H和N在RU0001表面上的吸附与相互作用时,发现室温下有NH3和NH两种中间反应产物,且NH在400K以上稳定,NH2在300K不稳定。JACOBI等64也采用高分辨电子能量损失谱和热脱附谱研究了NH3在RU1120的分解,结果表明,在85K时,NH3以分子态吸附于表面,高于85K时,脱附与分解存在竞争。CHOUDHARY等人17综合运用AES、TPD、XPS和LEED研究了NH3在IR100上的分解,所得表观活化能为087EV,N2的生成是分解反应的速控步骤,N2的脱附活化能为065EV。GOODMEN等18用TPD方法研究了NH3在IR100面上的分解,发现NH3的吸附与分解是相互竞争的。在IR111表面上,NH3仅以分子态吸附,未见脱氢分解61,但在预吸附O的表面上,NH3发生分解,说明O能促进NH3的分解,其分解机理有待进一步研究。WESTSTRATE等65用TPD和XPS等方法研究了NH3在PT410面上不能分解,有O共吸附时,NH3能分解,且在低温时N2和H2O是主要的产物,只有当O过量时才有NO生成。类似的结果在其它金属表面也有广泛的研究,例如AL66,PT6769,RH48,NI70,RU71和AG72。对于NH3在金属表面上的物理、化学行为的实验研究,容易获得一些宏观的信息,如果想据此揭示具体反应机理则仍有较大的困难,理论研究可以在微观层次上揭示每一个基元反应的相关信息。近几十年来,随着计算机硬件技术的迅猛发展和算法研究的深入,通过理论计算研究表面上的物理化学行为,已经成为一种揭示表面吸附与催化机制的不可或缺的手段。当前用于研究表面行为的方法主要是密度泛函理论DENSITYFUNCTIONALTHEORY,DFT,其奠基性工作完成于上世纪60年代,目前己可用于几乎包含周期表中所有元素的体系。人们在进行计算之前首先对表面层数、真空厚度、动能截断值以及BRILLOUIN区的K点这些参数的选取进行测试直至总能量收敛,考虑了可能影响计算结果的多种因素并进行相关校正,比如自旋极化效应,零点能和振动熵校正,相对论校正等,计算结果越来越精确,因此人们采用精确的理论研究以验证实验结果并对实验现象进行解释做了很多工作。GERARD等73采用周期性密度泛函理论DFT,通过计算比较了NH3在PD,RH,PT三种金属的111和100表面上的吸附与分解情况,结果发现,NH3的最优吸附位置均是顶位TOP,NH2优先吸附于桥位BRIDGE,而NH和N则易吸附于空位HOLLOW,不同表面上,NHX的吸附能不同,NH3在100表面上的吸附均比111表面上稳定。GERARD等在吸附研究的基础上,进一步确定了NH3分解反应的机理,确定了各5基元反应步骤的过渡态和活化能,并计算了不同温度下各个反应的速率常数。谢代前等74用DFT方法研究了NH3在IR100面上的脱氢分解,并结合实验研究结果,认为第一步脱氢分解是NH3分解反应的速率控制步骤,NH2是表面上最稳定的中间产物。RICART等37用DFT方法计算了NHX在PT100和PT111的吸附情况,确定了NH2更容易吸附在PT100,而在PT111面上NH是主要的吸附物。关于NH3在不同金属表面的催化分解,无论在实验上还是理论上,人们都做了很多研究,1997年PAPAPOLYMEROU等75研究了线状和片状PD和IR对NH3分解反应活性的影响,在改变压力和温度的条件下,并与PT和RH进行对比,结果表明,IR具有很好的催化活性,PD、PT和RH的催化活性相当但都低于IR的活性。文献76也提出NH3分解在IR上要比在PD,PT,RH,和NI上更容易。综合上述研究结果,可以发现,IR是化NH3为H2的一个很好的催化剂,虽然NH3在IR面上的吸附、分解与氧化转化已有部分研究报导14,1718,4953,6162,74,但仍存在如下一些问题尚待研究首先,NHXX13在IR表面上吸附的电子结构本质或吸附成因尚不清楚其次,NH3的分解机理尚存在争议,分解过程中NN键的形成模式有待进一步明确,再次,表面O可以促进NH3的分解,其理论依据尚未见文献报导,需要进一步研究。22、研究背景物研究的意义111凋落物研究的意义森林凋落物的概念,王凤友1曾作过论述,他认为森林凋落物是指森林生态系统内由生物组分产生的并归还到林表地面,作为分解者的物质和能量的来源,借以维持生态系统功能的所有有机物质的总称。具体包括林内乔木和灌木的枯叶、枯枝、落皮和繁殖器官野生动物的残骸及代谢产物林下枯死的草本植物和枯死的树根,这些有机物通过腐烂分解,将有机物质和养分元素释出,进入生态系统的物质循环,发挥着不可低估的作用2,3,4。有些学者认为,森林生态系统中直径小于215CM的落枝、落叶、落皮、繁殖器官,动物残骸及代谢产物,林下枯死的草本和枯死树根归为森林凋落物5。森林凋落物作为森林生态系统生产力构成的一部分,它的分解是有机物降解的主要过程,是森林生态系统维持内部养分循环的主要途径,其在维持土壤肥力,保证植物再生长养分的可利用性,促进森林生态系统正常的物质循环和养分平衡方面起着重要的作用凋落物分解的速度还是森林地表层生物量和养分含量的主要决定因素,同时对土壤的理化性质有显著影响,森林每年通过凋落物的形式向土壤进行物质回归,通过凋落物的分解使养分被重新吸收利用,是土壤动物、微生物的能量和物质的来源,在森林内部形成物质小循环,通过森林凋落物和林木枯死细根的分解作用,向大气释放CO2并提供给植物和微生物养分,这是森林生态系统自肥的重要机制之一6,7。因此对生态系统功能的深入认识离不开对凋落物分解的研究。根据研究,估测植物凋落物分解过程中每年释放的营养元素可满足6987的森林生长所需量8。凋落物中的主要成分是纤维素,这些纤维素的降解是自然界中维持碳素平衡不可缺少的过程,该降解过程每年以CO2形式归还到大气中的碳大约为850亿T,一旦纤维素分解过程停止,并且光合作用仍以目前状态继续,则地球上就会出现CO2匮乏。另一方面,凋落物中的营养元素是森林植物生长发育所需养分的一个重要来源,森林每年通过凋落物的分解归还土壤的总N量占森林生长所需总氮量的7080,总P量占6580,总K量占3040。由此可见,凋落物及其分解在物质循环中占有极其重要的地位,是森林生态系统得以维系的重要因素。凋落物分解速率的高低在很大程度上决定了一个生态系统尤其是森林生态系统生产力高低和生物量大小9,10。潘开文等11的研究指出,凋落物对森林表层土壤的日温差,土壤含水量,土壤肥力的变化,以及土壤动物的活动也同样都有着影响。土壤肥力是土壤物理、化学、生物等性质的综合反应,而凋落物对体现土壤肥力的这三个方面均有影响。土壤结构和土壤温度是土壤物理性质的两个重要方面,土壤结构影响植物生长所需的水分与养分供应能力、通气和热量等环境条件,以及根系在土体中的穿透情况。土壤结构的形成过程主要2是土壤中团聚体的形成过程,团聚体的大小、形状和特性直接影响土体的松板和孔隙状况以及水、气、热和根系活动。而在团聚体形成过程中作为胶结剂的重要胶体物质之一的有机胶体是在有植物残体情况下微生物活动的产物,由此可以看出,凋落物是土壤结构改善的重要基础。土壤有机质是土壤化学性质的一个重要方面,也是衡量土壤肥力的重要指标之一。广义而言,凋落物是土壤有机质的一个组成部分,狭义的土壤有机质主要指土壤腐殖质,而它的主要来源还是植物的凋落物。凋落物的质和量,加上温度、雨量等外界环境因素共同决定了相应土壤中有机质的含量。在森林演替过程中,从先锋植物群落一直到顶级群落,土壤性质也在逐渐变化。从总的趋势看,土壤有机质和全氮含量是不断增加的,这主要是植被演替过程中,凋落物不断积累和分解而对土壤长期作用的结果。不同植物的凋落叶的浸出液PH值随植物种类不同而有差异,所以植物凋落叶会影响到土壤的酸碱性的变化。因此选择适宜树种,通过凋落叶影响土壤酸碱性,就是土壤改良的重要方法之一。生活在土壤中的生物包括土壤动物和土壤微生物对土壤腐殖质的形成起主导作用,而土壤生物的最终物质、能量来源是包括凋落物在内的植物残体以及由其降解而来的土壤有机质。有植被覆盖的土壤,其中微生物数量比植被长期遭到破坏形成的光裸地的土壤微生物数量要大的多,而且种类也多的多。这一方面是因为植被的建立改善了环境条件,另一方面就是植物凋落物为微生物提供了丰富的养分。土壤动物的绝大部分生活在有落叶覆盖的表土层,这里为各种土壤动物提供了大小不同的生存空间另一方面,从新鲜的枯枝叶到腐殖质,处于不同腐烂阶段的有机物及其上面生存的大量微生物为土壤动物提供了丰富的食物,所以随着森林凋落物的不断丰富,相应地其土壤动物的数量和种类也会逐步丰富起来。未分解的凋落物在维持森林水量平衡方面也起着重要作用。首先,凋落物本身有很强的持水能力,一般吸收的水量可达其本身干重的23倍,凋落物量越多,则截留雨量越大。凋落物层还能过滤地表径流所挟持的泥沙,降低水流速度,避免土壤侵蚀。另外,凋落物的分解可增加土壤有机质,改善土壤结构,增加土壤的非毛细管孔隙。其次,凋落物层的覆盖控制了土壤水分的蒸发,从而影响土壤水分分布和水分动态,一定厚度的凋落物可使土壤经常保持湿润状态,这对土壤生物的活动是有利的。全球变暖可能改变全球植被的分布格局和森林群落的树种组成和结构,影响凋落物的产量和质量,从而对凋落物分解过程产生影响,但已有的研究结果仍存在很多不确定性。这是因为全球变暖对凋落物分解的影响包括直接和间接作用,仅仅研究直接作用是不够的,而且伴随全球变暖的气候变化,大气CO2浓度增加,土壤水热动态和养分的发生变化,其交互作用对凋落物分解的影响对于揭示凋落物分解对气候变化的响应过程和机制具有重要意义。总之,凋落物的分解对土壤的养分状况、土壤肥力、土壤含水量、土壤微生物群落3及土壤PH值都有着直接或者间接的影响。因此,凋落物的分解状况会直接影响到整个森林生态系统的物质循环以及养分供应状况。23、太阳能热管的研究背景与研究意义141太阳能热管的研究背景太阳能的资源虽然丰富,但能量密度很低。廉价而有效地利用太阳能成了开发太阳能的中心任务。在上世纪70年代,热管行业就介入了太阳能热利用的研究。1983年第一届全国热管会议上广州能源所黄志诚和中科院工程热物理所吴文光等分别发表了太阳能热管的论文。他们的思路是将热管接受器与复合抛物面聚光器配合收集太阳能的热量,再将收集到的热量作为吸收式冰箱的热源。不久江西科学院邵顺之提出了热管式真空集热管的概念,在上海经济区热管会议上发表文章。北京太阳能研究所在国内率先对热管式太阳能真空集热管进行了系统的研究,将其制成太阳能热水器,成功地推向市场。浙江桐乡市美光太阳能工业有限责任公司与北京机械工业自动化研究所及上海七一一研究所合作,开发成功热管式真空集热管太阳能热水器3。将太阳能技术和高温热管技术结合起来进行太阳能聚焦高温热管的研究,是一个发展潜力巨大的新课题。142太阳能热管的研究意义聚焦式太阳能高温热管将太阳能技术和高温热管技术有机地结合起来产生出一种全新的太阳能利用方式。首先,太阳能热管是集热器产品的核心元件。但是,用普通的热管所装配的太阳能集热器产品的效率不高一般为42左右。国内某公司采用了特殊的太阳4天津大学硕士学位论文第一章绪论热管理论设计、特殊的设备生产和特殊的工艺处理,研制生产的”太阳能热管”,采用优质的铜管和铝翼管制造,与其它产品对比测试表明该太阳热管具有较明显的综合优势已经取得了性能质量、使用寿命和低廉成本等方面的突破。这为高温热管在太阳能技术中的应用提供了可能性和可行性。其次,太阳能聚焦高温热管尤其适合在西藏地区应用。由于西藏的特殊地理位置、地形地貌,形成了独特的西藏高原气候,是我国太阳辐射最强的地方,比同纬度的平原约强一倍。日照时间也是全国最高的地区之一,日平均总辐射高于国内其他地区。国家在开发大西北的同时也注重对环境生态的保护。因此,太阳能这种清洁无污染的能源是非常好的选择。这便为在西藏地区运用太阳能聚焦热管从经济效益和环保意识等方面提供了可行性和实用性。另一方面,太阳是一个巨大、久远、无尽的能源。太阳能资源总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍,但太阳能的能量密度低,而且它因地而异,因时而变,这是开发利用太阳能面临的主要问题。太阳能的这些特点会使它在整个综合能源体系中的作用受到一定的限制。太阳能既是一次能源,又是可再生能源。它资源丰富,既可免费使用,又无需运输,对环境无任何污染。综上所述,将西藏太阳能丰富的独特优势与在中国的日趋完善高温热管技术相结合,太阳能聚焦高温热管技术在中国有非常大的潜力和优势。24、太阳能光伏发电的背景及意义111再生能源含义和特点111再生能源含义和特点1981年联合国在肯尼亚召开新能源和可再生能源会议,会议上提出了新能源和可再生能源的基本含义由于可再生能源用之不竭,世界各国以高科技和新能源为基础,利用现代化手段开发可再生能源,使可再生能源逐渐取代化石能源,这有利于维持生态良性循环,保护地球环境,世界各国要根据自己本国特点,把研发重点放在太阳能、风能、生物质能、海洋能、地热能和氢能1。太阳能的主要优点1能量大,太阳一直向外散发着光与热,它释放的能量为38651026J/S,地球接收的能量为1353MW/SM2,相当于每秒钟燃烧5000KT标准煤所发出的能量。2使用时间持久,只要太阳存在一天,太阳就会发出能量一天,据科学估算太阳的寿命还有50亿年,那就是说明太阳能可为我们工作50亿年。3清洁无毒,利用太阳能源,不会有废气废料废水产生,这和保护环境的政策一致。4再生性,太阳只要日出东方,就有能源照射在大地上,不枯竭2。但是任何事情都有两面性,太阳能也有自身的缺点1太阳能是光,其密度低,分散,收集难。2它发光是间歇性,它有黑夜还有阴雨天。3直接使用难度大,太阳能要提高利用率,很多学科的理论与技术都要有很大进步。225、太阳能光伏发电的背景人类文明都是在利用能源中大幅进步的,石油、天燃气和煤炭为人类的文明与发展作出了巨大的贡献,但这些能源的开采和利用,也对地球环境和生态造成了破坏,全球气温变暖主要原因就是CO2的超量,数据显示,在近100年中,全球平均气温约上升0306,全球海平面约上升1025CM。IPCC政府间气候变化专门委员会预测,21世纪全球气温还要上升,范围约在1458,气温的上升引发了各种自然灾害,人们深受其害。我国能源储量不多,能源利用率极低,能耗过大,同世界发达国家相比,在能源利用率方面,日本是我国的4倍,美国是我国的2倍3。根据”BPSTATISTICALREVIEWOFWORLDENERGY,JUNE2003”的统计,2002年世界约消费94051010T石油。世界石油可采储量为14271012T,约可采406年天然气为155781015/M3,约可采607年煤炭量为984451012T,约可采204年。以我国现有的开采速度计算,我国的原煤仅能开采1145年,原油为201年,天然气为493年。一年中照射到地球表面的太阳能约是目前地球已探明化石能源的一万多倍。我国约有2/3以上的地区,年日照时数可超过2000小时,陆地每年接受的太阳辐射能约是几万个三峡工程发电量的总和45。太阳能常用方式是光伏发电,与常规发电相比,太阳光发电具有安装方便、无噪声、无污染、辐射小、能量取得便利、无地域限制、不消耗燃料、太阳光发电可采取自动化、建设周期短、可以根据规模设计、可就地使用、多余的能量容易储存,还能方便地与建筑物相结合等优点68。太阳能逐渐得到我国政府高度重视,成为我国大力扶持的产业,2005年,我国制定中华人民共和国可再生能源法为能源发展开辟了新篇章。3、研究意义31、目的意义过氧乙酰硝酸酯PAN是由人造的或生物体系中的有机化合物氧化降解形成的大气成分1415,在1956年由STEPHENS等人首次在洛杉矶烟雾中检测到16。PAN是光化学烟雾的重要氧化剂成份17,在对流层中起传送NOX的重要作用18并且是对流层中发生反应的含量最丰富的含氮化合物之一1920。在大气化学中起着中枢的作用,而且它不仅破坏植物的叶绿素,还影响人类和动物的健康17,21,因而,吸引了众多的人员,不但在理论方面而且在实验方面对其结构和性质以及分解反应进行研究。32、研究意义1理论意义本研究采用多种计量经济学分解方法,探求社会救助再就业人群收入低的原因,具有一定的理论意义。1当前理论界关于收入不平等、工资差距的研究成果众多,但少有适用于社会救助再就业人群和城镇职工收入差距的研究。从理论上看,人力资本理论认为教育、培训、工作经验等都作为变量对收入产生影响个性特征理论认为,社会敏感性、社交、情感稳定性、自我决断、文化和领导能力等特征对工资有影响人力资本外部性理论认为,人力资本高的劳动力容易向某些行业、地区集聚,这些行业、地区也因而具有更高的生产率和工资工作搜寻理论认为,保留工资与失业收入、OFFER到达率、时间贴现率及市场环境相关劳动力歧视理论认为具有相同生产率特征的工人,仅仅是因为他们所属的人口群体不同而受到不同的对待。解释收入差距的理论众多,但是这其中有哪些可用于解释社会救助再就业人群与城镇职工的收入差距呢目前尚无学者进行这方面的研究。本文的研究旨在运用有关收入差距的方法,研究社会救助再就业人群与城镇职工的收入差距问题。此外,工资差距分解方法自OAXACA1973和BLINDER1973以来,经过相继的改进和发展,目前分为工资均值层面和工资分布层面两大类,包括OAXACA分解、BROWN分解、JMP1991分解、JMP1993分解、DFL分解、MM2005分解、FL1998分解、LEMIEUX分解、QJMP分解、FFL分解等多种方法。国内关于工资分解方法的研究主要集中于OAXACA分解,其他分解方法的使用尚少。本文将经济学中使用的工资差距分解方法使用到社会救助所属的社会学领域,使用OAXACA分解、JMP1993分解、DFL分解这三种具有典型性和代表性的分解方法来研究社会救助再就业人群与城镇职工的收入差距原因。因此,本文的研究具有一定的理论意义。2实践意义在理论研究基础上,提出促进社会救助人群再就业,提高社会救助再就业人群的就业质量、工资收入的对策,对症下药,具有一定的实践意义。当前,政府提倡构建和谐社会,政府、社会纷纷关注社会救助人群的生活、收入以及他们的就业,也采取了一系列对社会救助人群再就业扶持的政策。但是,如果没有把握住根源所在,政策便失效。所以,要出台好政策,须先从理论研究上进行探索。本文研究城镇社会救助人群与城镇职工的收入差距,分析差距到底是由他们的特征禀赋如受教育年限、能力、健康状况等因素还是这些特征的回报系数这个差异通常被称为歧视因素造成以找到社会救助再就业人群与城镇职工收入差距的根源。在此基础上找出促进社会救助人群再就业,提高社会救助再就业人群的就业质量、工资收入的对策,对症下药,解决问题。因此,本文的研究2具有一定的实践意义。33、利用太阳能的意义当全球进入能源危机,煤、石油、天然气三大能源面临枯竭,国际能源价格一涨再涨,全球性的能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时,越来越多的国家开始实行”阳光计划”,将太阳能资源作为经济发展的”新动力”。而作为拥有13亿人口,且经济与生产正处于飞速上升期的超级大国,我国所面临的能源危机更为严重。我国单位建筑能耗是发达国家的3倍,在已建成的近400亿平米的既有建筑中,99为高能耗建筑,用电高峰期相当于10个三峡电站满负荷输出14。严峻的能源形势,加之我国良好的地理位置,催生了我国的”阳光经济”。2009年哥本哈根大会,中国作为全球最大的发展中国家,向世界做出的到2020年减排40二氧化碳的承诺。太阳能是清洁环保的可再生能源,在全国范围内加速太阳能产业的发展,有利于缓解石油供需矛盾、减少二氧化碳等温室气体的排放,对于实现我国在哥本哈根会议上承诺的碳减排目标具有十分重要的意义,同时对我国早日实现社会可持续发展具有重大意义。34、太阳能热管的研究背景与研究意义141太阳能热管的研究背景太阳能的资源虽然丰富,但能量密度很低。廉价而有效地利用太阳能成了开发太阳能的中心任务。在上世纪70年代,热管行业就介入了太阳能热利用的研究。1983年第一届全国热管会议上广州能源所黄志诚和中科院工程热物理所吴文光等分别发表了太阳能热管的论文。他们的思路是将热管接受器与复合抛物面聚光器配合收集太阳能的热量,再将收集到的热量作为吸收式冰箱的热源。不久江西科学院邵顺之提出了热管式真空集热管的概念,在上海经济区热管会议上发表文章。北京太阳能研究所在国内率先对热管式太阳能真空集热管进行了系统的研究,将其制成太阳能热水器,成功地推向市场。浙江桐乡市美光太阳能工业有限责任公司与北京机械工业自动化研究所及上海七一一研究所合作,开发成功热管式真空集热管太阳能热水器3。将太阳能技术和高温热管技术结合起来进行太阳能聚焦高温热管的研究,是一个发展潜力巨大的新课题。142太阳能热管的研究意义聚焦式太阳能高温热管将太阳能技术和高温热管技术有机地结合起来产生出一种全新的太阳能利用方式。首先,太阳能热管是集热器产品的核心元件。但是,用普通的热管所装配的太阳能集热器产品的效率不高一般为42左右。国内某公司采用了特殊的太阳4天津大学硕士学位论文第一章绪论热管理论设计、特殊的设备生产和特殊的工艺处理,研制生产的”太阳能热管”,采用优质的铜管和铝翼管制造,与其它产品对比测试表明该太阳热管具有较明显的综合优势已经取得了性能质量、使用寿命和低廉成本等方面的突破。这为高温热管在太阳能技术中的应用提供了可能性和可行性。其次,太阳能聚焦高温热管尤其适合在西藏地区应用。由于西藏的特殊地理位置、地形地貌,形成了独特的西藏高原气候,是我国太阳辐射最强的地方,比同纬度的平原约强一倍。日照时间也是全国最高的地区之一,日平均总辐射高于国内其他地区。国家在开发大西北的同时也注重对环境生态的保护。因此,太阳能这种清洁无污染的能源是非常好的选择。这便为在西藏地区运用太阳能聚焦热管从经济效益和环保意识等方面提供了可行性和实用性。另一方面,太阳是一个巨大、久远、无尽的能源。太阳能资源总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍,但太阳能的能量密度低,而且它因地而异,因时而变,这是开发利用太阳能面临的主要问题。太阳能的这些特点会使它在整个综合能源体系中的作用受到一定的限制。太阳能既是一次能源,又是可再生能源。它资源丰富,既可免费使用,又无需运输,对环境无任何污染。综上所述,将西藏太阳能丰富的独特优势与在中国的日趋完善高温热管技术相结合,太阳能聚焦高温热管技术在中国有非常大的潜力和优势。35、太阳能光伏发电的背景及意义111再生能源含义和特点111再生能源含义和特点1981年联合国在肯尼亚召开新能源和可再生能源会议,会议上提出了新能源和可再生能源的基本含义由于可再生能源用之不竭,世界各国以高科技和新能源为基础,利用现代化手段开发可再生能源,使可再生能源逐渐取代化石能源,这有利于维持生态良性循环,保护地球环境,世界各国要根据自己本国特点,把研发重点放在太阳能、风能、生物质能、海洋能、地热能和氢能1。太阳能的主要优点1能量大,太阳一直向外散发着光与热,它释放的能量为38651026J/S,地球接收的能量为1353MW/SM2,相当于每秒钟燃烧5000KT标准煤所发出的能量。2使用时间持久,只要太阳存在一天,太阳就会发出能量一天,据科学估算太阳的寿命还有50亿年,那就是说明太阳能可为我们工作50亿年。3清洁无毒,利用太阳能源,不会有废气废料废水产生,这和保护环境的政策一致。4再生性,太阳只要日出东方,就有能源照射在大地上,不枯竭2。但是任何事情都有两面性,太阳能也有自身的缺点1太阳能是光,其密度低,分散,收集难。2它发光是间歇性,它有黑夜还有阴雨天。3直接使用难度大,太阳能要提高利用率,很多学科的理论与技术都要有很大进步。24、研究目的41、写作目的尽管理论上认为一国货币贬值会提高出口并降低进口,货币升值会降低出口并提高出口,但是实证研究对币值如何影响对外贸易并没有统一的结论。影响对外贸易的因素有很多,进行分析时合理考虑其他因素对对外贸易的影响极其重要。本文旨在分析人民币实际有效汇率以及其他因素对我国进出口额的影响。本文的研究目的为首先,分析人民币汇率对我国对外贸易的长期影响以及短期影响然后分析人民币汇率对我国和主要贸易国的贸易的影响是否存在差异最后,分析人民币汇率冲击对我国对外贸易的动态影响并分析人民币汇率波动对我国对外贸易波动的贡献程度。42、目的意义过氧乙酰硝酸酯PAN是由人造的或生物体系中的有机化合物氧化降解形成的大气成分1415,在1956年由STEPHENS等人首次在洛杉矶烟雾中检测到16。PAN是光化学烟雾的重要氧化剂成份17,在对流层中起传送NOX的重要作用18并且是对流层中发生反应的含量最丰富的含氮化合物之一1920。在大气化学中起着中枢的作用,而且它不仅破坏植物的叶绿素,还影响人类和动物的健康17,21,因而,吸引了众多的人员,不但在理论方面而且在实验方面对其结构和性质以及分解反应进行研究。43、研究目的通过室内恒温培养试验研究有机物料分解转化特征,分析有机物料对土壤生物化学性状的影响通过土壤呼吸模拟试验,研究有机物料对土壤碳矿化的影响,分析有机物料的分解规律通过室内恒温培养和油菜盆栽试验研究有机物料对土壤铜形态变化的影响和土壤生物化学性状与铜有效性的关系。44、我国太阳能立法的主要目的法律所调整的社会关系、所应衡平的利益冲突、应当实现的价值目标以及该法在法律体系中的地位,都可以通过所立法律的立法目的加以明确和体现。一个良好的法律,其立法的目的应该是显而易见的。试想,如果一部法律连立法目的都不明确,它如何能保证顺利实施呢。结合我国太阳能开发利用的情况和我国的基本国情,我认为我国太阳能立法的目的应为”为了保障我国太阳能资源的合理、有序开发、保护环境和我国经济的健康发展、保障能源安全,制定本法”。首先,我国太阳能立法的主要目的是为了规范我国太阳能市场,使得太阳能的开发和利用摆脱现在的无序状态,真正实现清洁生产。太阳能的利用技术研究在我国国内起步较晚,一些先进的技术还有待于进一步的开发。前面第一部分的时候我们已经了解到,太阳在开发利用中会带来一系列的社会问题和环境问题。正因为如此,我们不能盲目地开发和利用太阳能,而应依循序渐进、可持续发展的模式进行。其次,之所以对太阳能立法其最终目的是为了实现我国经济的可持续发展。我国的经济正在以惊人的速度发展着,可是也带来大量环境问题和生态问题。大气、水体等污染严重,随之带给人类的是各种疾病。现在经济发展了,可是人们以前的幸福感没有了,人们都在追求着当时的碧水蓝天。所以,我们不能把我国的经济发展建立在破坏环境和生态上,因此,太阳能立法的最终目标是实现经济发展和环境保护的双重目标。最后,通过太阳能立法解决我国现在面临的能源危机。能源安全问题是目前世界上各个国家都面临的问题。我国以前经济的快速发展就是建立在消耗大量的能源和资源的基础上的。虽然我国资源总量丰富、种类齐全,可是我国人口多,资源人均量居世界末位。目前,随着经济的快速发展,资源能源消耗量快速增加,一些化石燃料,如煤炭、石油已经出现了危机。面对当前的情况,我们的太阳能立法就要解决这些问题,把保障我国的能源安全作为立法目的。45、研究目的本研究的主要目的是为分散型污水处理寻求一种便捷的、经济的运行模式。太阳能不仅作为处理设备的动力来源,而且将太阳光照规律与污水处理过程特点进行耦合,减轻污水分散式处理系统对公共电网的依赖,使分散污水处理设施的建设和选址更加灵活、更加靠近污水排放点,降低处理系统的运行成本,为污水分散式处理特别是农村分散型污水处理提供技术支持。利用太阳能驱动污水处理设施是一个全新的概念,具有重要的实际应用价值。利用太阳能作为动力来驱动一种更高效节能的污水处理设备符合当前建设可持续发展节约型社会的思想,是太阳能的一种新的利用形式,同时也为污水处理设施提供了一种新的能量来源。太阳能驱动污水处理系统的开发与建设将更具灵活性,一定程度上摆脱了对公共电网的依赖,很适合小城镇及农村分散污水处理的特点,并且能量来源永不衰竭,减少了对常规能源的消耗。5、国内外研究现状51、临界流体分解热固性树脂的研究现状1231临界流体简介超临界流体是指当流体的温度和压力处于这种流体的临界温度和临界压力以上时才被称为超临界流体。图12为纯流体的相图,相图中的阴影部分就为超临界区,处于这个区的流体就为超临界流体。图12纯流体的相图6哈尔滨工业大学工程硕士学位论文目前,广义上的超临界流体还包括接近临界点的那一部分流体,由于这一部分流体也具有超临界流体的一些性质,因此被人们称为”近临界流体”34,35。超流体处于临界点以上,具有普通流体不具有的性质,因此它能在很多领域得到广泛的应用。超临界流体的主要特性表现为以下几个方面1可压缩性超临界流体的性质即具有液体的性质也具有气体的性质。它的密度会随着压力的增大而增大,当压力增大到一定值时,超临界流体的密度会与普通液体密度相当。2较低的粘度由于超临界流体具有气体的性质,而气体的粘度相比于液体要小很多,因此超临界流体的粘度也比普通流体的小很多,这使超临界流体具有更好的流动性,能快速进入反应物内部加速反应的进行。3溶解性由于超临界流体的流体状态处于临界点以上,因此它的性质发生了很多的改变。这主要表现在对溶质的溶解性的差异上,例如某些无机物或者有机物在普通流体中的溶解度很低,在超临界流体当中溶解度则可能很高。4选择性不同压力、不同温度的超临界流体对某些物质的溶解度可能发生很大的改变,正是因为这种改变将混合物中的不同组分进行选择性的回收,故而可以对其中的物质进行分离。5自催化性由于超临界流体具有很大的电离常数以及很小的介电常数,所以它自身便具有酸、碱催化作用。这种催化作用可以使一些在水溶液中不能发生的反应在超临界流体便可以发生。超临界流体还具有很多独特的性质,例如较大的扩散能力以及很好的导热性等等。这些独特的性质使超临界流体在萃取技术、合成技术、结晶技术、印染技术等领域得到了广泛的应用。1232临界流体法分解热固性复合材料的进展热固性树脂复合材料基体可以在近临界流体中得到分解,主要是因为超临界流体具有普通流体不具有的性质36,例如溶解性、自催化性等。因此,在近临界流体中