36kW金属双极板PEMFC性能特性研究

实验研究了上海空间电源研究所36kW金属板质子交换膜燃料电堆,在不同操作条件下的性能特性。结果表明工作温度增大有助于提高电堆性能,电堆最佳工作温度在75℃左右;空气增湿比氢气增湿对电堆的性能影响大,性能提高更明显;增大气体压力有利与提高气体反应效率,增大电堆输出功率;空气和氢气计量比对燃料电堆堆性能的影响较大,额定功率条件下,空气计量比为2.5,氢气计量比为1.2,电堆性能较好。本文实验对大功率金属板质子交换膜燃料电堆的系统参数优化有重要的参考意义。     

直接内重整型固体氧化物燃料电池建模与仿真

基于MATLAB/SIMULINK软件,本文建立了直接内重整型固体氧化物燃料电池的性能仿真模型,综合考虑重整反应和电化学反应的耦合作用,讨论了不同温度、压力、水碳比、CH_4流量、空气组分下,放电电流对燃料电池电堆性能的影响。结果发现,设计点工况下,电堆的发电效率高达50%,适当提高运行温度和压力,减小空气和CH_4的流量,减小氮氧比,可以提高输出电压、功率和效率,使电堆的性能进一步提高,为固体氧化物燃料电池发电系统在常规动力潜艇上的应用提供理论支撑。     

西门子SINAVY燃料电池

<正>燃料电池可以从氢和氧中直接产生电能,和传统的燃烧发电方式相比,它效率更高且没有污染性物质的排放。它的运行没有噪音。质子交换膜燃料电池有下列优点:——快速开关能力——电压等级低,使用寿命长——工作温度低(80℃)——无需腐蚀性电解液和传统的AIP(不依赖空气推进)系统相比,西门子的     

PEM燃料电池组动态单电压的稳定性分析

在动态工况下,PEM燃料电池单电压的稳定性是燃料电池动力系统持续稳定运行的保障,而质子交换膜的水合状态、阴极和阳极的排水状态、氢氧燃料传质效应都会显著影响单电压的稳定性。本文基于PEM燃料电池组动态工况试验,引入相对平均电压、相对差异度等指标以分析各燃料电池组单电压的稳定性,探究燃料电池组各电堆单元单电压随工况的变化规律及影响因素,以评价燃料电池电堆性能,指导系统控制策略的制定。     

德燃料电池研究获新进展

德国尤利希研究中心的科学家在燃料电池研究方面又取得了新的进展。他们研制的小体积燃料电池组由40个单个20×20cm的电池组成,在平均温度为850℃的情况下，以氢为燃烧气体时发电功率达到了9.2kW；采用甲烷作燃烧气体时，功率为5.4kW，创造了新的世界纪录。燃料电池是将化学能直接转换成电能的装置。一般来说，采用固体电解质（固氧燃料电池）的高温燃料电池主要建在发电厂或建筑物内作为固定电源和供热源。固氧燃料电池的优点是发电效率高、环保。尤利希的科学家在研究中采用了平面电池和薄层电解质。目前，固氧燃料电池还没有批量生产，…     

常压燃料电池系统膜增湿器与焓轮增湿器性能比较

为比较用于大功率燃料电池系统的膜增湿器和焓轮增湿器性能,基于一维扩散方程建立了膜增湿器性能分析模型,基于表面扩散方程建立了焓轮增湿器性能分析模型,模拟了各操作参数对二者性能的影响,模拟结果与实验数据符合良好。分析表明,低空气流量、高进气温度和高转轮转速有利于提高焓轮增湿器表面扩散系数,膜增湿器内水含量梯度随空气流量增加而减小并在进气温度约40℃时达到最小值;焓轮增湿器动态响应能力优于膜增湿器。     

2种SOFC-MGT底层循环系统性能对比分析

设计一种新型固体氧化物燃料电池与微型燃气轮机底层联合循环发电系统结构(SOFC-MGT底层联合循环2),基于Matlab/Simulink软件建立了SOFC-MGT底层联合循环2的仿真模型,并与传统的SOFC-MGT底层联合循环1的系统性能进行对比分析。结果表明,SOFC-MGT底层联合循环2的电堆输出功率要低于底层联合循环1,最大可低于3.8%,SOFC-MGT底层联合循环2的系统发电效率要高于底层联合循环1,最大可高于19.1%。     

船用动力氢燃料电池扩散层孔隙率的仿真研究

气体扩散层(GDL)是氢燃料电池的重要组成部件,气体扩散层孔隙率的大小对氢燃料电池性能有着重要的影响。文章利用多物理场直接耦合分析软件COMSOL Multiphysics建立了一个简化的三维单流道单电池模型。在保证其他结构参数及操作条件不变的前提下,分别考虑了6种不同气体扩散层孔隙率(0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6)的情况,并对模型进行了求解,得到电池的极化曲线和组分浓度的三维分布。结果表明,随着气体扩散层孔隙率的增大,电池的内部传质性能及阴极的排水性能均有所改善,但孔隙率并非越大越好,就电池的整体性能而言,孔隙率存在一个最优值。     

燃料电池-燃气轮机联合发电系统中燃料电池匹配性评估及研究

燃气轮机/燃料电池(SOFC-GT)联合发电系统具有高效、环境友好、发电成本较低等优点,可作为舰船综合电力系统的动力源。联合发电系统主要由燃气轮机和燃料电池两大部分组成,两者能够良好的匹配才能发挥出联合发电系统的优势。本文主要研究在给定的设计参数的条件下,运用模糊综合评判的方法,构建单因素评价矩阵,进行二级综合评判,判断SOFC-GT联合发电系统中SOFC的匹配性问题,评判结果为良好。     

AIP潜艇燃料电池供氢新技术--硼氢化钠水解制氢

氢源是目前移动式燃料电池技术研究和应用的瓶颈之一。本文介绍了AIP潜艇动力对燃料电池供氢技术的特殊要求和世界各国艇用氢源的研究进展,阐述了硼氢化钠水解制氢技术的工作原理和在潜艇环境下应用该供氢技术的优点,并在深入调研该技术的研究进展基础上,提出了将该制氢技术应用于我国AIP潜艇的设想。     

钒系储氢合金充放氢性能及其数据拟合研究

本文对氢燃料电池用钒基固溶体合金的充放氢性能及其吸附热力学、等温线及等温模型进行研究。采用P-C-T测试仪对钒系储氢合金进行活化并测试其充放氢性能,验证压力和温度对钒系储氢合金充放氢性能的影响,并在实验的基础上对其充放氢过程中所涉及到的吸脱附等温模型、热力学模型进行探讨。研究结果表明:钒系储氢合金在673 K、4 MPa的条件下可实现完全的活化,属于易活化类型储氢合金。在吸附反应第一阶段的吸附等温线拟合结果表明,从相关系数来看,钒系储氢合金的吸氢类型更接近Freundlich模型,热力学研究结果表明,钒系储氢合金的放氢过程为吸热反应。     

不同温度下锂离子电池存储性能研究

本文对锂离子电池在不同温度下的存储性能进行了研究,并对存储前后电压、内阻和阻抗变化进行了分析。结果表明,25℃、45℃和55℃存储241天后容量保留率分别为91.47%、80.19%和73.21%,而在65℃存储150天后仅剩70.34%。在存储过程中,除了发生副反应,电解液和集流体等电池组成部分都会发生一定程度的恶化,当温度越高时,其恶化越严重。     

超级电容电池在长江下游数字航道航标上的应用研究

针对航标用磷酸铁锂电池内阻大,吸收光伏发电效率低的问题,本文利用超级电容电池内阻低,吸收光伏发电效率高,低温放电性能好和循环寿命长的优势,通过对长江下游数字航道航标配电要求的设计,选用容量为27Ah/14.40V的超级电容替代磷酸铁锂电池,经过冬季低温和连续阴雨天的探索试验,研究发现超级电容电池在连续5d暴雪及连续-7℃的低温极端天气情况下,电压最低为13.89V,剩余电量还有9.8Ah,达到了其作为长江下游数字航道航标上推广应用的价值。     

固体氧化物燃料电池与微型燃气轮机联合发电建模仿真研究

设计一种固体氧化物燃料电池与微型燃气轮机的联合发电系统,并对其进行建模仿真及性能研究。基于Matlab/Simulink仿真软件,采用模块化建模方法,再以拓扑结构连接各个子系统模型,搭建SOFC-MGT联合发电系统模型。仿真结果表明:模型满足仿真要求,系统具有较高的发电效率。在变工况,尤其是高背压条件下,该系统不能稳定工作,必须附加水处理系统才能保证该系统良好运行。     

固体氧化物燃料电池与微型燃气轮机联合发电建模仿真研究

设计一种固体氧化物燃料电池与微型燃气轮机的联合发电系统,并对其进行建模仿真及性能研究.基于Matlab/Simulink仿真软件,采用模块化建模方法,再以拓扑结构连接各个子系统模型,搭建SOFC-MGT联合发电系统模型.仿真结果表明:模型满足仿真要求,系统具有较高的发电效率.在变工况,尤其是高背压条件下,该系统不能稳定工作,必须附加水处理系统才能保证该系统良好运行.     

船用HND三燃料发动机研究进展及发展趋势探讨

由于船用发动机节能减排的需要,使用清洁能源作为替代燃料成为一个重要的发展方向。结合国内外针对氢-天然气-柴油(HND)三燃料发动机的研究,分析此类发动机燃烧性能和排放性能。增加氢气在混合燃料中的比例使得发动机缸内压力峰值提升,缸内温度增加,有助于提高发动机效率和机动性;一氧化碳、二氧化碳、总碳氢排放随氢气比例的升高而减少;氮氧化物排放有所增加;颗粒物排放显著减少。随着氢能源战略的发展,船用HND三燃料发动机在未来有望得到商业化推广应用。     

氢氟醚电解液在锂金属电池中的应用研究

无负极锂金属电池存在容量损失快和循环寿命短的缺点。本文设计制备一种氢氟醚电解液,探究其在无负极锂金属电池中的应用。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)进行分析,结果表明该氢氟醚电解液对高面容量银碳基无负极锂金属电池的循环性能有着优良的改善作用。氢氟醚电解液减少了锂枝晶的产生,提高了沉积锂的致密性,在大于3 mAh/cm2的高面容量下,银碳基无负极锂金属电池在0.5C的倍率下50次循环后仍保持96.2%的平均库伦效率,展现了优良的循环性能和良好的倍率性能,1C倍率下容量保持率≥85%。     

二级回热式氨水循环发电系统性能

利用二级回热式氨水循环发电系统回收柴油机排气余热;以系统热效率为优化目标,分析氨水基液浓度、蒸发压力、蒸发温度和冷却水温度等特征参数对氨水循环系统性能的影响。结果表明:在保持其中3个特征参数恒定的条件下,二级回热式氨水循环发电系统的热效率随着基液浓度的增大而下降,随着蒸发压力的增大而升高,随着蒸发温度的升高而先升高后趋于平稳,随着冷却水温度的升高而下降;当最优运行点性能参数为氨水基液浓度44%、蒸发压力4.0 MPa、蒸发温度214℃时,该二级回热式氨水循环发电系统的热效率最高达到11.52%。     

氮掺杂Fe配位化合物非贵金属催化剂的制备及性能研究

燃料电池非贵金属催化剂因其制备方法简单、种类多样并且具备较好的氧还原活性,因此是燃料电池领域的研究热门方向。本文介绍了一类新型的氮掺杂Fe配位化合物非贵金属催化剂及其制备方法,并对其进行结构和氧还原性能的表征,所制备的氮掺杂Fe配位化合物催化剂主要活性物质为氮掺杂碳载Fe及其碳化物,其在碱性条件下的氧还原活性超越了Pt/C催化剂,其起始还原电位和半波电位分别达到了1.02V和0.92 V。实验进一步表明非贵金属在碱性燃料电池中替代Pt/C催化剂是可行的。     

Sm0.8Ca0.2AlO3-δ固体电解质的合成及其导电性能

为了改善SmAl O3体系的导电性能,提高其离子电导率,在固相反应条件下,用Ca对SmAl O3中的A位进行了部分替代,成功合成了具有四方钙钛矿结构的固体电解质Sm0.8Ca0.2Al O3-δ。以该材料作为电解质隔膜,Pt作电极组成了氢-空气燃料电池,并测定了该燃料电池在800℃~1000℃范围内的电动势。氧离子迁移数通过实测电动势与利用Nernst方程导出的理论电动势的比值来确定,在测量温度范围内氧离子迁移数都大于0.96,样品以离子导电为主。阻抗谱测量结果表明:Ca的掺杂大大提高了样品的电导率,Sm0.8Ca0.2Al O3-δ在800℃时电导率为0.035 S/cm,与钇稳定的二氧化锆(YSZ)的电导率相当。Ca掺杂的SmAl O3是一种性能较为优良的固体电解质。