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1.
An analytical model for gas leakage through contact interface in proton exchange membrane fuel cells
《International Journal of Hydrogen Energy》2022,47(75):32273-32286
Sealing performance between two contacting surfaces is of significant importance to stable operation of proton exchange membrane (PEM) fuel cells. In this work, an analytical micro-scale approach is first established to predict the gas leakage in fuel cells. Gas pressure and uneven pressure distribution at the interface are also included in the model. At first, the micro tortuous leakage path at the interface is constructed by introducing contact modelling and fractal porous structure theory. In order to obtain the leakage at the entire surface, contact pressure distribution is predicted based on bonded elastic layer model. The gas leakage through the discontinuous interface can be obtained with consideration of convection and diffusion. Then, experiments are conducted to validate the numerical model, and good agreement is obtained between them. Finally, influences of surface topology, gasket compression and gasket width on leakage are studied based on the model. The results show that gas leakage would be greatly amplified when the asperity standard deviation of surface roughness exceeds 1.0 μm. Gaskets with larger width and smaller thickness are beneficial to sealing performance. The model is helpful to understand the gas leakage behavior at the interface and guide the gasket design of fuel cells. 相似文献
2.
3.
为了可以对电镀废水中的金属盐类和水实现高效的资源化回收,且相较于常规蒸发法处理废水更加节能,提出了闭式热泵膜蒸馏电镀废水系统。该系统将膜蒸馏技术与闭式热泵进行耦合,基于质量和能量守恒原理编写膜蒸馏自定义模型,在与实验数据进行对比验证后,通过Aspen Plus仿真平台建立流程来模拟工作情况。通过改变关键操作参数,得到以下结果:进料速度会引起系统功耗的大幅度增加而对于膜蒸馏的潜热的影响较小,因此进料速度对于系统造水比(GOR)影响最大。蒸发温度对于系统的能效比(COP)有着较大的影响,且COP随着蒸发温度的提升而上升,在不同蒸发温度下,系统GOR的下降趋势随进料温度升高先缓再陡。进料浓度对于系统产量比(YRO)有着重要作用,YRO随进料浓度上升而上升;当处在较低的蒸发温度下,不同浓度下的GOR在低进料温度时值较为接近。 相似文献
4.
基于上海城镇污水处理厂AAO-MBR膜工艺长期运行中膜不可逆污染严重、离线化学清洗难以恢复理想通量的问题,对其清洗方式进行改进。在原清洗方式的基础上增加草酸二次清洗,探究污染膜产水能力恢复情况,并通过中试试验进行验证。结果表明:膜清洗方式改进后,离线清洗对膜污染物的去除更加彻底,清水通量可恢复至新膜的95.1%,较原清洗方式提高了27.2%。在相同通量下中试运行24 d后,膜运行压力比原清洗方式低18.2 kPa,膜污染速率明显减慢。研究通过改进MBR长期运行平板膜的污染物清洗方法,为今后MBR污水厂膜清洗提供参考,具有较好的工程指导意义。 相似文献
5.
Pimchaya Luangaramvej Peeranuch Poungsripong Stephan Thierry Dubas 《Polymer International》2022,71(1):139-145
Polyelectrolyte complex (PEC) membranes prepared from poly(styrene sulfonate) (PSS) and poly(diallyldimethylammonium chloride) (PDADMAC) were modified by crossflow polymerization of aniline (ANI). The PEC membranes were used as separators in a two-compartment setup where ANI monomer and ammonium persulfate (APS) oxidant diffused through the membranes to form polyaniline (PANI). APS and ANI having different distributions throughout the membranes, the reaction led to the asymmetric polymerization of PANI on one face of each PEC membrane thus producing Janus membranes. Due to the excess PANI content, the membrane displayed distinct asymmetric electrical conductivities on each face. Interestingly, very different ANI polymerizations were obtained when nonstoichiometric PEC membranes having different molar ratio of cationic and anionic polyelectrolytes (P+:P? represents PDADMAC:PSS) were used and transport of APS was fastest through the 2:1 PEC when compared to the 1:2 PEC. In all experiments, the polymerization was most intense on the ANI side of the membranes. Also, the influence of NaCl both during PEC fabrication and during polymerization was studied and found to have some effect on the solute permeability. Results showed that a higher content of PANI was formed on PEC membranes having excess P+ and with no NaCl added during PEC fabrication. Although X-ray diffraction confirmed the presence of PANI on both sides of each membrane, scanning electron microscopy images demonstrated that both sides of each membrane had different PANI content deposited. Electrical conductivity measurements using a four-point probe setup also showed that the PEC–PANI exhibits asymmetric electrical property on different sides. © 2021 Society of Industrial Chemistry. 相似文献
6.
7.
以天然海水作为正渗透汲取液,构建了正渗透膜浓缩市政污水系统,对比研究CTA-ES和TFC-ES正渗透膜对污染物的截留与浓缩效果,结果表明,2种正渗透膜对有机物和营养元素截留率较高,出水水质较好,在污水浓缩至初始体积的1/6过程中,由于污染物在膜表面的富集作用,FO膜对氨氮和TN浓缩倍数仅为2.1~3.4倍,而对COD和TP浓缩倍数可达3.4~5.7倍,浓缩污水产甲烷潜力为203 mL/g COD,厌氧可生化性较好,CTA膜对污染物的截留浓缩效能要略优于TFC膜。 相似文献
8.
《International Journal of Hydrogen Energy》2022,47(14):8943-8955
In this research, a technical, economic and environmental analysis has been proposed to a Hybrid Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) system-based hybrid system including biomass, gas turbine, and Proton Exchange Membrane Electrolyzer. A multi-objective optimization technique has been utilized to improve the overall product cost and the exergy effectiveness based on a developed version of Aquila Optimizer (DAO). The main idea of using the developed version is to improve the accuracy and the precision of the original Aquila optimizer. The system is then authenticated in terms of energy/exergy effectiveness, and energy-economic efficiency. The achievements indicate that employing the optimization algorithm for different configurations provided satisfying results for the system. 相似文献
9.
简要介绍了化石燃料制氢、工业副产氢、电解水制氢以及光解水和生物质等新型制氢的方法,叙述了冷凝-低温吸附、低温吸收-吸附、变压吸附、钝膜扩散、金属氢化物分离五种氢气提纯方法,对质子交换膜燃料电池用氢气所依据的相关标准进行了比较分析,指出了氢气中总硫、一氧化碳、甲醛与甲酸、总卤化物、氨气、二氧化碳、水、总怪、氧气、颗粒物、氮气、氫气、氮气等杂质对质子交换膜燃料电池用氢质量的影响以及空气中的氮氧化物、硫氧化物、氨气、一氧化碳等污染物对质子交换膜燃料电池的影响,为质子交换膜燃料电池用氢气的质量控制提供了依据。 相似文献
10.
在燃料电池老化过程中,催化层中催化剂的迁移和粒径增加会造成燃料电池的性能下降。本文提出了一种新型的团聚体分层分布模型,且分层界面可沿膜厚方向发生线性变化。通过宏观电极模型和团聚体亚尺度模型的耦合,用有限元法分析了团聚体不均匀分布对质子交换膜燃料电池性能的影响。研究表明,靠近团聚体外侧的催化剂的流失对电池性能影响很大,当没有催化剂的外侧区域达到0.1倍半径时,输出电压为0.2V时的电流密度下降89.8%;当没有催化剂的内侧区域达到0.1倍半径时,输出电压为0.2V时的电流密度下降25%左右。相比于向质子交换膜方向的催化剂迁移,向气体扩散层方向的催化剂迁移对电池性能影响更大,其中分层递增分布的团聚体模型的电池电流密度是均匀分布团聚体模型的60%左右,分层递减分布模型的电流密度是均匀分布团聚体模型的10%左右。此外,铂负载量增加一倍对递增分布模型的电池性能有所提高。 相似文献