厨余垃圾的不当处置会造成土地和水资源的污染，随着垃圾分类政策在全国的推行，有效处理厨余垃圾成为解决环境问题的热点议题。厨余垃圾黏度的大小可直接影响处理设备的选型和工艺参数确定。将厨余垃圾的黏度测定作为实际应用案例引入物理化学实验教学，结合实际改进实验，对不同组成厨余垃圾的黏度值进行测量，考察含固率、转子型号、搅拌速度选择等对黏度值的影响，为厨余垃圾处理设备选型及工艺参数选择提供理论依据。改进后的实验可以强化学生学以致用的意识，增强对工程问题的综合性和复杂性的认识，启迪学生对厨余垃圾资源化利用的探索思考，实现基于“双碳”和绿色环保的创新思维学科素养培养，增强社会责任感。

水系钠离子电池电容器具有成本低、功率大、安全性好等优点，是下一代大规模储能系统的理想选择之一。本文采用Na_0.44MnO₂正极、活性炭(AC)负极、6 mol∙L⁻¹ NaOH电解液和廉价的不锈钢集流体构建了可充电碱性钠离子电池电容器。由于Na_0.44MnO₂正极在碱性电解液中具有较高的过充耐受性，通过首次充电时的原位过充预活化过程可以解决半钠化Na_0.44MnO₂正极和AC负极初始库伦效率低的缺点。因此，AC||Na_0.44MnO₂可充电碱性钠离子电池电容器具有优异的电化学性能，在功率密度为85 W∙kg⁻¹时，能量密度达26.6 Wh∙kg⁻¹，循环10000次后容量保持率为89%。同时，在50 ℃的高温和−20 ℃的低温也具有良好的电化学性能。这些结果表明AC||Na_0.44MnO₂可充电碱性钠离子电池电容器具备应用于大规模储能的潜力。

Li/CrO_x电池具有高能量密度和优异的倍率性能，成为高性能一次锂电池的研究热点。而基于发展具有宽温域和高介电常数的碳酸丙烯酯(PC)电解液体系，对于开发功率高和环境耐受性强的锂一次电池具有重要的应用价值。在本工作中，我们研究了CrO_x在PC基电解液中的放电行为，筛选了适配于大电流放电的电解液体系：1 mol∙L⁻¹ LiTFSI PC : DOL (1, 3-二氧环戊烷) = 1 : 2；并揭示了在PC基电解液中影响CrO_x大电流放电的规律：Li⁺溶剂化鞘层中溶剂分子配位数以及参与配位的粒子类型，会极大地影响Li/CrO_x电池体系的倍率放电性能。低的配位数以及阴离子参与的溶剂化鞘层结构更加适配Li/CrO_x电池体系，能够实现大电流放电。这些规律的认识对于推动PC基电解液应用于大倍率Li/CrO_x电池体系具有重要指导意义。

高性能、低成本硬碳的发展对钠离子电池的商业化起到了至关重要的作用。由于沥青具有分布广泛，资源丰富，和成本低廉的特点，被认为是适宜的硬碳前驱体。但因其容量小、电化学反应动力学差，进一步限制了其应用。本文通过混酸的协同作用，成功通过分子内氧化合成了沥青基硬碳纳米片。硫酸的引入有效促进了沥青分子层间结构的膨胀与解离，进而显著增强了硝酸对沥青分子的分子内氧化效率。混酸氧化过程有效地引入了含氧官能团(OFGs)，增大了层间距和形成更多纳米多孔结构，从而增加了可逆容量和提高了速率性能。优化后的沥青基硬碳在0.03 A∙g⁻¹的电流密度下，可逆充电容量由115.0 mAh∙g⁻¹提高至304.4 mAh∙g⁻¹，平台容量提高5.5倍。本研究揭示了液相酸氧化对储钠型硬碳结构和组成的影响，揭示了制备低成本、高性能沥青基硬碳的有效方法。