李祎，武汉大学电气与自动化学院副研究员、博士后。2016年、2021年分别从武汉大学获工学学士、博士学位，2019年—2010年在新加坡南洋理工大学联合培养。入选第六批博士后创新人才支持计划。近五年，在Sci. Adv., Nano Energy, Chem. Eng. J., J. Hazard. Mater., IEEE TDEI, High Volt., J. Phys. D. Appl. Phys. 等期刊发表SCI检索论文20余篇，其中ESI高被引论文5篇，封面论文1篇，H指数23；发表EI检索论文5篇；授权/受理发明专利8项；参编《中国能源研究会》标准研究报告1项；担任IEEE PES配电技术分委会委员，CIGRE、IEEE会员，IEEE TDEI, High Volt., Phys. Chem. Chem. Phys等期刊审稿人。

　　论文题目： 环保绝缘气体C₄F₇N-CO₂电热分解及金属相容性机理研究

　　指导老师： 张晓星 教授

　　学位授予单位： 武汉大学

　　博士论文工作：

　　目前应用于各类气体绝缘输配电装备中的六氟化硫(SF₆)是一种极强的温室气体，其温室效应潜在值是CO₂的23500倍，大气寿命长达3200年。针对环保绝缘气体的研究及应用既符合绿色、低碳的发展理念，也是解决输配电制造业对强温室气体SF₆依赖使用的根本之策。近年来，全氟异丁腈(C₄F₇N)混合气体凭借优良的环保、绝缘特性被认为是极具潜力的SF₆替代气体。本文围绕C₄F₇N-CO₂混合气体的电、热分解特性及金属相容性开展了理论及试验研究，并结合分解产物理化特性、绝缘可靠性等评估了其应用可行性。

　　考虑C₄F₇N分子的结构特性，系统构建了C₄F₇N-CO₂混合气体的分解及产物生成体系，基于密度泛函理论和过渡态理论计算了反应粒子的几何结构、能量信息、振动频率等微观参数；获取了各类反应路径的焓值、活化能并分析了温度对其影响情况，提取了C₄F₇N-CO₂混合气体主要分解及产物生成路径，揭示了混合气体的分解及产物生成机理；开发了基于气相色谱质谱联用的C₄F₇N-CO₂分解产物检测方法，并开展了混合气体工频击穿(火花放电)及局部放电分解试验，测试了放电分解产物的组成、含量及变化规律，并与理论分析结果进行了对比。

　　基于ReaxFF反应分子动力学方法对C₄F₇N、C₄F₇N-CO₂混合气体开展了热分解模拟，获取了不同温度下的产物粒子种类、含量及生成速率等参数，揭示了C₄F₇N-CO₂混合气体的热分解机理；同时，利用搭建的热分解模拟平台试验探究了C₄F₇N-CO₂混合气体的热分解特性，获取了局部过热温度、气压对混合气体热分解产物组成、含量的影响情况，并对比分析了C₄F₇N-CO₂混合气体电、热分解特性的差异及原因，提出了能够表征放电和过热性故障的特征分解产物。

　　系统建立了C₄F₇N与设备内常用金属(铜、铝、银)界面的相互作用模型，基于密度泛函理论分析了气固界面相互作用过程的能量、电荷转移量、电子态密度、差分电荷密度等参数；考虑气固界面吸附-解离过程，计算获取了相关反应的焓值及活化能，揭示了C₄F₇N-金属界面的相互作用机理；结合气固界面稳定性试验，分析了C₄F₇N-CO₂与金属界面相互作用对混合气体组分、金属形貌及表面元素组成的影响情况，提出了气固界面相容性优化方案。

　　最后，讨论了C₄F₇N-CO₂混合气体特征分解产物的理化特性、电离参数(电离能、电子亲合能、能带宽度)及生物安全性；分析了C₄F₇N-CO₂混合气体的绝缘复原特性，揭示了混合气体局部放电分解固体析出物的形貌及元素组成；结合相关电、热及金属相容性测试结果提出了C₄F₇N-CO₂混合气体设备运行维护中应当监测的重要组分参数及相关运维、试验人员在接触或操作C₄F₇N-CO₂混合气体时的安全防护建议。