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冶金过程节能与污染物控制安徽省教育厅工程中心
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炉窑热工与新能源研究所
2020-05-19 14:32  

炉窑热工与新能源研究所下设三个研究团队:炉窑热工理论与技术研究团队、光伏储能研究团队、光(电)能源催化研究队。研究所主要对工业炉窑热工特性、设备构造及热工操作过程开展研究,同时开展新能源技术(特别是洁净可再生能源技术)、光伏储能系统、能源催化与转化方面研究,为新能源逐步替代传统能源提供解决方案。

研究所以节能减排为目标,坚持走产、学、研合作创新的发展道路,研究工作与国家及企业需求的紧密结合,以突破关键材料与技术瓶颈为研发主线,多方面服务于国家和地方发展。通过加强团队建设和人才引进,努力提高队伍的科研水平,形成了一支新老结合、团结协作、求真务实的研发队伍,努力打造研究所的整体实力,力争成为省内一流,国内知名的科研院所!

近年来,研究所共承担国家自然科学基金5项,省部级课题10多项,国内企事业单位横向协作项目60多项,总经费达600余万。发表论文100余篇,SCIEI收录60余篇。

1、研究方向

1)加热炉热工制度及仿真研究:炉窑加热制度直接影响了燃耗、产量和加热质量,借助于实验设计统计理论,以及优化算法,完成炉窑设备数学模型——全息仿真——整体优化,实现炉窑设备热工过程解析模型的构建、综合评价指标的确定和非线性多目标综合优化。

2)冶金熔体的数值模拟与水模研究:多相流普遍存在于冶金过程中,是相间传质、气~液反应等过程分析的基础。借助于水模型实验对冶金熔体进行相关的研究, 探究各过程之间相互耦合、相互影响规律。

3)高效余热回收设备与燃烧器研究:以燃烧和换热新技术研究为理论依据,围绕冶金炉窑设备的技术需求和行业标准,研究燃烧器动力特性、热交换器的换热特性和阻力特性,并与相关企业合作,输出集成技术。

4)能源催化与转化:围绕能源转化——存储——高效利用中的关键问题,开展洁净能源的纳米催化剂设计,寻求太阳能的化学利用与转化,着重于新型清洁能源与环境材料的理论设计,合成和应用基础研究,开发其在光(电)解水制氢、CO2吸收与资源化、燃料电池和生物质转化等洁净能源中的应用。

5)光伏储能技术: 光伏发电系统与储能电池系统相结合,研究太阳能电池阵列、并网逆变器、BMS管理系统、电池组、交流负载等关键储能技术。

科研人员

研究所共有教师11人,其中教授2人,副教授2人,讲师7人,全部具有博士学位。

李朝祥,博士,教授,所长,学科带头人。主要研究领域:炉窑热工及火焰炉热工构造和理论解析、加热炉热工制度优化、炉窑仿真与优化、冶金熔体的数值模拟与水模试验。

李海金,博士,教授,副所长,校拔尖人才青年学者,南京大学博士后,日本国立物质材料研究所访问学者。主要研究领域:1)太阳能转化及清洁能源(光(电)催化制氢/氧、CO2还原、电催化制氢/)2)环境纳米材料(大气、水体、土壤和其他环境污染的检测与治理)3)有毒挥发物(VOCs)、脱硫脱硝催化剂的设计与应用;4)基于无人机平台的环境检测技术开发与应用。

刘小芳,博士,副教授,副院长,全国工业电热设备标准化技术委员会委员,全国制冷协会高级会员。主要研究领域:污染物控制、热工节能设备研发及MEMS的热流固耦合规律和控制。

丁世磊,博士,高级工程师。主要研究领域:纳米仿生合成、光伏系统优化、光伏储能、新能源与环境治理等。

蔡佳佳,博士,讲师,新加坡国立大学进行博士后,。主要研究领域:1)太阳能光电化学分解水中光阳极、光阴极材料的设计与制备;2LiNa)离子电池电极材料、超级电容器电极材料设计与制备;3)全固态锂电池中固态电解质的设计与制备;4)光阴极防腐材料的研究。

汪冬冬,博士,讲师。主要研究领域:多尺度毛细芯研制及性能测试、多孔介质内部相变传热传质的介观模拟、高热流密度电子器件散热系统、多相流传热及毛细抽吸结构优化。

王计敏,博士,讲师。主要研究领域:热工仿真与过程优化、多相多尺度机制及调控、高效燃烧及超低排放控制。

袁银梅,博士,讲师。主要研究领域:新能源与节能技术、污染控制、半导体生长的计算研究。

毛可可,博士,讲师。主要研究领域:基于第一性原理设计新型纳米催化剂,以及催化反应机制的理论模拟与研究。

任能,博士,讲师。主要研究领域:能量综合利用技术,制冷新技术研究制冷,系统故障检测与诊断,制冷机组的设计与优化等。

3、研究成果

1)科研项目

[1] 李海金. 超薄LDHs纳米材料的构建与光催化还原CO2机理研究(No.21673001),国家自然科学基金,2017-2020.  

[2] 李海金. 夹层对MxIn4Se3-δ化合物热电性能的影响与机理研究 (No. 51202005),国家自然科学基金,2013-2015.  

[3]   汪冬冬.金属粉末-微纤维复合多孔流动传热特性及相变界面迁移机理研究(No.51706001),国家自然科学基金项目,2018-2020.  

[4] 毛可可.衬底调控二维材料负载单原子催化剂催化性能的理论研究(No. 21803002),国家自然科学基金项目,2019-2021.  

[5]汪冬冬. 微纳多尺度多孔介质制备及其内部相变传热与流动机理分析(No. KJ2016A095),安徽省自然科学基金项目,2016-2017.  

[6] 李海金. WO3基固态电子介体Z型光催化体系的构建与还原CO2研究(No.1608085ME102),安徽省自然科学基金,2016-2018.  

[7] 王计敏. 伴有Marangoni效应高温熔体多相流动界面输运行为研究(No. 1708085ME108),省自然科学基金, 2017-2019  

[8] 张超. 铝热还原法同时制取金属锂和镁的动力学机理研究(No. KJ2019A0048),安徽省自然科学基金,2019-2021.  

[9] 张超. 一步新法镁冶炼化学反应与传热传质耦合作用机理及数值模拟研究(No. 1808085QE152),安徽省自然科学基金,2018-2019.  

[10]蔡佳佳. NiFeOx纳米晶体的表面结构调控及其电催化分解水性能研究 (No. 1908085QE179),安徽省自然科学基金项目,2019-2021.  

[11]蔡佳佳. 基于α-Fe2O3可控掺杂、取向及单晶属性对光电化学性能影响和机理研究 (No. KJ2018A0055), 安徽省高等学校自然科学基金项目,2018-2020.  

[12]蔡佳佳. 形貌、掺杂/复合改性对纳米三氧化二铁光电催化性能影响的机理研究 (2014029205) 辽宁省青年优秀人才培育项目,2014-2016.  

[13] 刘小芳,柴油发电机组烟气净化系统开发,江苏道康发电机组有限公司,2019-2020  

[14] 刘小芳,金属合金高效低阻滤芯的制备及相关产品研发,马鞍山马钢比欧西气体有限责任公司,2019-2019  

[15] 刘小芳,柴油发电机组烟气余热制冷、制热成套设备开发,江苏道康发电机组有限公司, 2015-2017  

[16] 刘小芳,太阳能铝框智造装备开发,泰州智脑机器人科技有限公司, 2017-2018  

[17] 刘小芳,柔性石材及一体化板系列产品的开发,江苏百代节能建材有限公司,2015-2017  

[18] 刘小芳,智能化节能永磁曝气设备开发,安徽欣创节全讯网导航保科技股份有限公司,2018-2018  

2)主要论文

[1]Wenguang Tu,Wenlong Guo, Jianqiang Hu, Huichao He, Haijin Li*, Zhaosheng Li, Wenjun Luo,Yong Zhou*, Zhigang Zou, State-of-the-art advancements of crystal facet-exposedphotocatalysts beyond TiO2: Design and dependent performance for solar energyconversion and environment applications, Materials Today, 2020, 33, 75-86  

[2] HaijinLi, YongZhou*, WenguangTu, Jinhua Ye, ZhigangZou*, State-of-the-artprogress in diverseheterostructuredphotocatalysts towardpromotingphotocatalytic performance,Advanced FunctionalMaterials, 2015, 25(7): 998–1013.  

[3]HaijinLi, YongZhou*, WenguangTu, ZhigangZou*, Z-schemephotocatalyticsystemsfor promotingphotocatalyticperformance: recent progressand future challenges,AdvancedScience, 2016, 3(11): 1500389.  

[4]HaijinLi,YuyingGao,Yong Zhou*, Fengtao Fan, Qiutong Han,QinfengXu, XiaoyongWang, Min Xiao, CanLi,ZhigangZou*, Construction and nanoscaledetectionof interfacial chargetransfer of elegant Z-scheme WO3/Au/In2S3nanowirearrays,Nano Letters, 2016,16(9): 5547–5552.  

[5]Haijin Li, YongZhou*, LiangChen,WenjunLuo,QinfengXu, Xiaoyong Wang, Min Xiao, ZhigangZou*,Rationaland scalablefabrication of high-quality WO3/CdS core/shell nanowirearraysfor photoanodestoward enhanced charge separation and transportundervisiblelight, Nanoscale, 2013, 5(23): 11933–11939  

[6]Anqi Li, HongmingLong*, Hongliang Zhang, Haijin Li*, High-yield synthesis of Ce modified Fe–Mncomposite oxides benefitting from catalytic destruction of chlorobenzene, RSCAdvances, 2020, 10, 10030-10037  

[7] Gu Mingyan, WangMingming, Chen Xue, Wang Jimin, et al. Numerical study on the effect ofseparated over-fire air ratio on combustion characteristics and NOx emission ina 1000MW supercritical CO2 boiler. Energy, 2019, 175(15): 593-603.  

[8] Jiajia Cai, SongLi, Gaowu Qin. Interface engineering of Co3O4 loaded CaFe2O4/Fe2O3heterojunction for photoelectrochemical water oxidation. Appl. Surf. Sci.,2019, 466: 92-98.  

[9] Jiajia Cai, HaoChen, Shilei Ding, Qian Xie. Promoting photocarrier separation forphotoelectrochemical water splitting in α-Fe2O3@C. J. Nanopart. Res., 2019,21,153-159.  

[10] Yu Guo, QishengWu, Yunhai Li,   Ning Lu, Keke Mao,  Yizhen Bai,  Jijun Zhao,*  Jinlan Wang*and  Xiao Cheng Zeng,* Copper(I) sulfide:a two-dimensional semiconductor with superior oxidation resistance and highcarrier mobility, Nanoscale Horiz. 2019, 4, 223-230  

[11] Yu Guo, Liang Ma,Keke Mao, Minggang Ju, Yizhen Bai, Jijun Zhao* and Xiao Cheng Zeng,* Eighteenfunctional monolayer metal oxides: wide bandgap semiconductors with superioroxidation resistance and ultrahigh carrier mobility, Nanoscale Horiz.2019, 4,592-600  

[12] Keke Mao, WeiZhang, Jun Dai and  Xiao Cheng Zeng,*Carbon fragments as highly active metal-free catalysts for the oxygen reductionreaction: a mechanistic study, Nanoscale, 2019, 11, 19422–19428  

[13] Dongdong Wang,Jinxin Wang, Xiangjun Bao, Guang Chen, Huaqiang Chu. Evaporation heat transfercharacteristics of composite porous wick with spherical-dendritic powders.Applied Thermal Engineering, 2019, 152: 825-834.  

[14]Dongdong Wang,Pengjie Liu, Jinxin Wang, Xiangjun Bao, Huaqiang Chu. Direct numericalsimulation of capillary rise in microtubes with different cross-sections. ActaPhysica Polonica A, 2019, 135: 532-538.  

[15]Qian Xie, ZhenyiHuang, Qingyu Hou,Jiajia Cai. Heat transfer from a hot steel plate impinged byair-atomized water jet and impinging water jet[J]. ISIJ International 2018,59(1) .  

[16] Song Li,Jiajia Cai,Yinglei Liu, Meiqi Gao, Feng Cao, Gaowu Qin*. Tuning orientation of dopedhematite photoanodes for enhanced photoelectrochemical water oxidation [J],Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 2017, 179, 328-333.  

3)专利

[1]   戚国蕾,任能.一种太阳能集热水箱.实用新型, 专利号:ZL 201620114873.X  

[2]   任能.冷凝式燃气壁挂炉冷凝液收集装置. 发明专利, 专利号:ZL 201510783382.4  

[3]   任能.一种改进的冷凝式燃气暖浴两用换热器. 发明专利, 专利号: ZL 201510783383.9  

[4]   任能.一种改进的冷凝式燃气暖浴两用换热器. 实用新型, 专利号:ZL 201520907144.5  

[5]   任能.冷凝式燃气壁挂炉冷凝液收集装置. 实用新型, 专利号:ZL 201520907143.0  

[6]   任能.一种微通道换热器. 发明专利, 专利号:ZL201310569393.3  

[7]   任能,杨筱静.一种空调凝结水综合利用装置. 实用新型, 专利号:ZL 201320721209.8  

[8]   汪冬冬,刘志春,刘伟,杨金国. 一种应用于平板型LHP系统的双毛细芯蒸发器. 发明专利,专利号:201310700409.X.  

[9]   汪冬冬,楚化强,李朝祥.一种应用于环路热管系统的粉末-微纤维复合多孔毛细芯. 发明专利,专利号:201610286113.1.  

[10]汪冬冬,王金新,包向军,陈光,楚化强. 一种应用于环路热管系统的可变孔径毛细芯. 实用新型专利,专利号:201721220807.1.  

[11]汪冬冬,王金新,楚化强,卢厚杨,包向军,李天奇. 一种应用于环路热管的泡沫金属-纤维复合毛细芯. 实用新型专利,专利号:201820868562.1.  

[12]王金新,汪冬冬,刘朋杰,楚化强,李根,包向军,陈光. 一种环路热管毛细芯性能测试装置. 实用新型专利,专利号:201821991951.X.  

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