甲醇水蒸汽重整制氢的研究进展

评述了燃料电池上甲醇水蒸汽重整制氢的现实意义。介绍了目前甲醇水蒸汽重整制氢催化剂 ,反应动力学和重整富氢气体中CO除去的研究现状     

基于硼氢化钠制氢燃料电池供氢系统设计

设计了一种基于硼氢化钠水解制氢技术的燃料电池供氢系统,包括硼氢化钠制氢装置及其控制系统.该系统利用单片微控制器对硼氢化钠制氢系统中的温度、流量、压力等多参数进行集成控制,实现反应系统安全可靠、自动化的要求,可以直接为燃料电池提供流量和压力可调的氢源.     

燃料电池甲醇重整制氢研究进展

阐述了燃料电池中甲醇重整制氢的现实意义,对甲醇重整催化剂和重整器的研制与开发进行了综述.评述了甲醇分解、甲醇水蒸气重整和甲醇氧化重整催化剂的研究情况.根据燃料电池上甲醇重整器的技术要求,介绍了用于甲醇重整制氢的管式、板式和微反应器.开发高效催化剂和研制低温快速启动、自供热的小型甲醇重整器是实现甲醇重整制氢用于燃料电池的研究方向.     

乙醇水蒸气重整制氢的镍基催化剂性能

燃料电池直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效地转变成电能。高纯、无毒的氢是燃料电池的理想燃料。目前,液体燃料重整是一种较好的制氢方式,乙醇作为重整制氢的液体燃料有可再生,无毒,不含易使燃料电池铂电极中毒的硫等优点,是非常适合的环保型重整制氢燃料。采用浸渍法制备了添加助剂的镍基乙醇水蒸气重整制氢催化剂,考察稀土金属氧化物助剂CeO2和Y2O3对Ni/g-Al2O3上乙醇水蒸气重整制氢反应活性的影响。结果表明:助剂有利于改善催化剂的物相组成,使其在较低的温度下具有较高的氢气产率和较低的甲烷选择性。其中,CeO2的助剂作用较优,催化剂16%Ni/CeO2/g-Al2O3在600℃的氢气产率可达4.7,生成CO2、CO和CH4的选择性分别为63.5%、23.4%和12.4%。     

微型燃料电池的研究进展

讨论了分别以重整气氢源、纯氢、甲醇和甲酸为燃料的微型燃料电池和微型固体氧化物燃料电池;对移动电源用微型燃料电池的材料进行了讨论;分析了微型燃料电池制备的技术,如微机电系统技术.     

基于甲烷水蒸气重整的SOFC耦合系统性能研究

甲烷水蒸气重整固体氧化物燃料电池(SOFC)系统主要包含了甲烷水蒸气重整制氢/供气单元、SOFC电堆单元、电化学测试单元等,系统通过换热器将SOFC电堆单元的余热回收再利用,可实现能源的梯级高效利用,具有良好的发展前景.针对系统中影响因素较多的甲烷水蒸气重整供氢单元进行了研究,通过调整重整反应的不同重整温度、水碳比等影响因素,对比分析了不同工况下CH4转化率的变化规律;在最优工况下,实现了甲烷水蒸气重整制氢/供气单元和SOFC电堆单元的直接耦合,对SOFC电堆进行了性能测试,并对比分析了耦合后的系统性能,提出进一步的优化方案.     

高稳定性甲醇自热重整制氢Zn-Cr催化剂

研制了一种甲醇自热重整制氢Zn-Cr催化剂,具有甲醇制氢活性高,稳定性好的特点.可在723～923 K较宽温度范围和大空速下运行.使用前无需预还原处理,使用后或暂时停用时无需钝化处理,便于操作.避免了铜基甲醇制氢催化剂稳定性差,贵金属催化剂氢选择性低的缺点.MOR-67催化剂在1000 h连续运行下,催化剂活性和选择性变化不大.在频繁启动停工的操作下,也具有良好的稳定性,表明适合于车载甲醇重整制氢燃料电池氢源使用.     

天然气自热重整质子交换膜燃料电池回热耦合发电系统模拟研究

为研究天然气自热重整质子交换膜燃料电池各级化学反应热的高效利用模式,提出一种耦合利用重整制氢各级反应热与燃料电池余热的发电系统,利用天然气自热重整技术制取富氢合成气,以“温度对口、梯级利用”原则,利用重整子系统各级化学反应热与燃料电池子系统余热逐级加热自热重整用工质水产生高温蒸汽,形成回热系统。通过建立能量、质量、电化学反应方程多物理场耦合的系统模型,分析系统氢气产量与发电效率,并研究进料温度、蒸汽燃料比、空气燃料比对系统性能的影响。结果表明,该系统发电效率为47.41%,较无耦合回热系统提高5.4百分点,适宜的进料温度450~500 ℃,蒸汽燃料比1.75~2.00,空气燃料比2.35~2.65。     

风氢耦合发电系统建模与分析

通过分析风氢耦合发电系统和各关键设备的工作原理，建立了风力发电模型、碱式电解槽模型、压缩机储氢罐模型以及质子交换膜燃料电池模型。研究了碱式电解槽工作温度对其输出电压、电流和功率的影响，质子交换膜燃料电池工作温度和阴阳两极气体压力对其输出电压和功率的影响，从而分析了制氢模块和发电模块的工作性能对风氢耦合发电系统性能的影响。通过模拟仿真研究风速、碱式电解槽工作温度和质子交换膜燃料电池工作温度对系统发电量的影响。结果表明:适当提高碱式电解槽的工作温度可增大其工作电流，从而提高制氢模块的制氢量；提高质子交换膜燃料电池的工作温度和阴阳两极气体压力可提高其输出电压和输出功率，从而增加发电模块的发电量，进而提升风氢耦合发电系统的工作性能。     

甲醇重整制氢PEMFC系统余热分析

甲醇重整质子交换膜燃料电池系统主要包括了甲醇重整制氢模块、氢气提纯模块、电堆模块以及电转换模块等,现有系统发电效率能够高达30%,使用热电联产后理论效率能达到70%,因此有必要对系统内部余热情况进行研究。基于甲醇重整质子交换膜燃料电池系统实验台,分析了平稳运行时系统内部产生的理论余热量,并详细计算了在不同输出功率下系统运行产生的实际余热量,结合理论计算进行对比,提出系统余热利用以及进一步优化的方向。     

氢经济面临的机遇和挑战

从氢的生产、储运和应用三个方面概述了氢经济面临的机遇和挑战:氢的生产技术有化石燃料重整、太阳能制氢、生物制氢、热能制氢等;储氢方式和储氢材料有高压气瓶储氢、固体储氢材料(主要是金属和复合氢化物材料、纳米结构材料);氢的应用方面主要介绍了两种燃料电池技术,质子交换膜燃料电池和固体氧化物燃料电池。人类在这些方面已取得很大的进展,但是人类离氢经济的实现尚有不小的距离。发展可持续的制氢技术、高密集的储氢材料和先进的燃料电池技术是实现氢经济的关键。最后指出实现氢经济对中国的意义更大。     

直接乙醇燃料电池的研究现状及前景

以纯氢为燃料的质子交换膜燃料电池(PEMFC)已日趋成熟,直接甲醇燃料电池(DMFC)的研究比较活跃,鉴于氢存储较难且甲醇有毒,人们试图开发采用来源丰富、毒性低、可再生的燃料如乙醇的燃料电池。综述了乙醇在Pt上氧化的电催化机理,直接乙醇燃料电池(DEFC)的阳极电催化剂,电解质膜及其改性,电池性能及其影响因素,并对分别采用纯氢、甲醇和乙醇作为燃料的PEMFC、DMFC和DEFC三种燃料电池进行了对比,阳极电催化剂和电解质膜的研究改进是今后DEFC的工作重点。     

GTI''s hydrogen programs: hydrogen production, storage, and applications

The use of hydrogen as an energy carrier could help address our concerns about energy security, global climate change,and air quality. Fuel cells are an important enabling technology for the Hydrogen Future and have the potential to revolutionize theway we power our nation, offering cleaner, more-efficient alternatives to the combustion of gasoline and other fossil fuels.For over 45 years, GTI has been active in hydrogen energy research, development and demonstration. The Institute has extensive experience and on-going work in all aspects of the hydrogen energy economy including production, delivery, infrastructure,use, safety and public policy. This paper discusses the recent GTI programs in hydrogen production, hydrogen storage, and proton exchange membrane fuel cells (PEMFC) and solid oxide fuel cells (SOFC).     

硼氢化钠水解给PEMFC供氢的研究

硼氢化钠因具有较高的理论储氢密度(10.7%)、可长期稳定储存、水解过程温和,并且规模可以根据用户需要而调整、全过程环境友好等优点,其水解制氢可作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)供电系统的在线氢源,是近年来被广泛关注的制氢技术.使用自制的水解制氢催化剂及制氢装置,研究了硼氢化钠水解氢气对PEMFC单电池以及电堆性能的影响,发现在试验条件下该制氢装置给小功率(<60W)PEMFC供氢时,电池性能与气瓶供氢时基本相同;而给较大功率(如500 W)PEMFC供氢时,电池逐渐被毒化,性能远低于使用纯氢时且性能不可恢复.     

A hydrogen production method using latent heat of liquefied natural gas

In recent years, fuel cell electrical vehicles have offered promise of improving the urban environment. In particular, hydrogen‐fueled FCEVs have been considered for urban use because of their excellent characteristics such as short start‐up time, high responsiveness, and zero emissions. On the other hand, as far as hydrogen production is concerned, large amounts of CO₂ are exhausted into the atmosphere by the process of LNG reforming. In our research, we studied the utilization of LNG latent heat for hydrogen gas production as well as the liquefied hydrogen process. CO₂ capture in the liquid or solid state from hydrogen gas production by LNG was also studied. The results of our research show that the latent heat of LNG is very effective in cooling hydrogen gas for the conventional hydrogen liquefaction process. However, the latent heat LNG is not available for the LNG reforming process. If we want to use LNG latent heat for this process, we must develop a new hydrogen gas production process. In this new method, both hydrogen and CO₂ are cooled directly by LNG, and CO₂ is removed from the reforming gas. In order to make this method practical, we must develop a new type of heat exchanger to prevent solid CO₂ from interfering with performance. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 147(4): 32–42, 2004; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10299     

Polymer electrolyte membrane fuel cells based on Nafion and acid-doped PBI: State-of-the-art and recent progress

Ｐｏｌｙｍｅｒｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｍｅｍｂｒａｎｅｆｕｅｌｃｅｌｌｓ (ＰＥＭＦＣ)ａｒｅｒｅｃｅｉｖ ｉｎｇｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｄｕｅｔｏｔｈｅｉｒａｂｉｌｉｔｉｅｓａｓａｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒ ａｔｏｒｆｏｒｂｏｔｈｓｔａｔｉｏｎａｒｙａｎｄｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ[1] .Ｔｈｅｆｅａ ｔｕｒｅｓｏｆｔｈｅＰＥＭＦＣａｒｅｈｉｇｈｐｏｗｅｒｄｅｎｓｉｔｙ ,ｌｏｗｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅ ,ｐｏｌｌｕｔｉｏｎｆｒｅｅｏｐｅｒａｔｉｏｎ ,…     

Versatile energy system for power generation and hydrogen production

Ztek is a fuel cell and fuel processing development and manufacturing company, with three near-commercial product lines targeted at distributed hydrogen and/or electricity generation. The Massachusetts-based company envisions that distributed hydrogen production via small-scale reforming will complement centralized production in the coming hydrogen infrastructure. Distributed hydrogen production will be attractive for local demand-matching generation because it will eliminate the need to transport hydrogen by land, which will be overly hazardous and costly as demand increases. This will provide hydrogen producers with a scalable solution with only incremental financial risk. All of Ztek's products are being developed with this in mind.