我院本科生刘昊、谭涵文、邓思潇等同学在老师指导下在国际权威期刊发表SCI论文3篇。

一、刘昊在国际期刊《International Journal of Thermal Sciences》发表拓扑优化冷板和换热介质对散热的影响研究成果

该成果丰富了液冷板强化传热的设计思路，可为储能电站液冷系统、高功率快充电池包的冷板结构优化与冷却介质选型提供重要理论参考与设计依据，由学院副教授牟鸣飞指导。

为应对气候变化、减少对化石能源的依赖，全球新能源转型持续加速。锂离子电池凭借能量密度高、循环寿命长的优势被广泛应用，但充放电及运行过程中产生的热量会不断积聚，直接影响电池容量与安全。电池热管理的核心目标，正是将电池维持在25℃~45℃ 的理想工作温度区间。目前常用的热管理方式主要包括风冷与液冷：风冷结构简单、质量轻、成本低，但散热能力有限，仅适用于冷却需求较低的电池系统；液冷则具有更高的传热效率，尤其适合高功率与快充快放场景，冷板作为液冷技术的核心部件已在商用电动汽车中广泛应用。然而，液冷板仍存在能耗高、散热不均的问题——尤其在储能系统大容量、长时运行工况下，这一矛盾更为突出。

为破解上述难题，本工作将拓扑优化技术引入冷板流道设计，采用变体积法对传统直流道进行拓扑优化，并系统考察不同冷却介质与入口流速对冷板散热性能及压降的影响。研究结果表明，与直流道相比，拓扑优化流道的最高温度降低0.56℃、温差降低 0.73℃、压降降低 22.56 Pa。在此基础上，本工作从三个维度进行了比较分析：流体体积分数、冷却介质种类与入口流速，并通过多目标优化获得最优参数组合——体积分数 0.5、冷却介质为碳基纳米流体、入口流速 0.6 m/s。该最优组合下，冷板最高温度为 39.96℃、温差为 3.12℃、压降为 106.06 Pa；与相同初始条件下的直流板相比，最高温度降低 1.69℃、温差降低 1.54℃、压降降低 1.93 Pa。结果表明，优化组合在显著降低冷板压降的同时改善了温度均匀性，实现了散热性能与泵功消耗之间的最优平衡。该项拓扑优化与碳基纳米流体协同的冷板设计方案，丰富了液冷板强化传热的设计思路，可为储能电站液冷系统、高功率快充电池包的冷板结构优化与冷却介质选型提供重要理论参考与设计依据。

二、谭涵文在国际TOP期刊《Fuel》发表氧化铁碳热还原机制的研究成果

该成果揭示了生物炭还原氧化铁过程中气相循环扩散与固态氧离子扩散协同作用的机制，谭涵文为第一作者，韩宗盈副教授为通讯作者。《Fuel》是Elsevier旗下具有百余年办刊历史的国际权威期刊，长期致力于燃料科学与能源技术领域的前沿研究，为中科院工程技术大类2区TOP期刊，最新影响因子为7.8。

钢铁工业是全球碳排放的重要来源，传统炼铁工艺高度依赖煤炭和焦炭，发展清洁、可再生的还原剂对推动冶金行业低碳转型具有重要意义。生物炭来源广泛、可再生，具有替代化石碳用于炼铁的潜力。然而，生物炭还原氧化铁的反应机制仍有待深入阐明，尤其是在固体反应物接触有限、气体难以直接到达致密颗粒内部的条件下，氧化铁如何实现充分还原，尚缺乏系统解释。这一问题制约了生物炭还原工艺的优化与应用。

为揭示上述反应机制，本工作以甘蔗渣衍生生物炭为还原剂，通过控制反应物的接触方式开展对比实验，并结合物相与形貌表征、热力学分析及密度泛函理论（DFT）计算，提出了气相循环扩散与固态氧离子扩散协同作用的“双扩散机制”。研究采用自保护热解方法，在无需外加惰性保护气体的条件下制备生物炭，并系统考察了温度与铁碳摩尔比对还原过程的影响。结果表明，在900 ℃、铁碳摩尔比为2:3、保温2 h的条件下，氧化铁可近乎完全转化为金属铁。研究将纯氧化铁与生物炭-氧化铁混合物分开放置，发现未与生物炭直接接触的氧化铁仍发生明显还原，表明反应生成的CO能够通过气相传递参与还原过程。而还原生成的金属铁又可催化CO₂与生物炭反应，持续再生CO，形成气相还原循环。

针对气体难以直接到达的颗粒内部，研究进一步提出，内部与表面之间的氧化学势梯度可驱动氧离子向外扩散。在这一过程中，表层金属铁被氧化形成中间氧化物，随后这些氧化物被CO还原，使氧化学势梯度得以维持，推动颗粒内部的氧持续向外迁移。两条扩散路径协同作用，为解释固体接触有限条件下氧化铁颗粒的持续还原提供了理论依据。该研究深化了对生物炭参与CO生成与再生过程的认识，可为生物炭还原工艺优化及其在低碳冶金中的应用提供理论参考。

本研究相关工作获得了国家自然科学基金（52302281）、山东省自然科学基金（ZR2022MB060）、大学生创新创业训练计划项目（S202510424094）等项目经费支持。

三、邓思潇在催化领域顶级期刊ACS Catalysis（一区TOP，IF：13.6）上发表研究成果

发展可再生能源驱动的电解水制氢技术，是实现“双碳”目标的重要路径。传统稳态电解模式下，电极界面长期处于固定极化状态，极易引发催化位点失活、气泡遮蔽和传质受阻，制约制氢效率提升。本文聚焦脉冲电化学在电解水制氢中的应用，系统梳理了周期性电流/电压诱导的非平衡瞬态效应，以及脉冲频率、占空比、幅值等核心参数对电极界面的调控规律。文中归纳了该技术在催化剂电沉积合成、位点激活与活性再生中的定向优化作用，探讨了非平衡瞬态效应促进离子传输、加速气泡消散和调控局域微环境的响应机制，并揭示了其在界面荷电状态评估、反应路径识别等机理研究中的重要作用。目前，脉冲电化学提升制氢能效已在千瓦级电解槽中获得初步验证，然而面向工业级绿氢生产，该技术在参数优化选择、技术经济性评估及系统适配优化等方面仍存在瓶颈。本研究将为脉冲电化学的理论深化与工程化推进提供系统性参考。

相关成果以“Pulsed Electrochemistry in Water Electrolysis: Catalyst Engineering, Performance Optimization, and Mechanism Elucidation”为题发表在催化领域顶级期刊ACS Catalysis（一区TOP，IF：13.6）上。绿色氢能技术团队本科生邓思潇为第二作者，指导老师周玥副教授为第一作者。

（通讯员：宋兴哲，审核：汪国庆）