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%。     

高温型燃料电池的甲烷重整方式

高温型燃料电池的甲烷重整包括外部重整与内部重整两种方式。外部重整已经广为采用 ,内部重整的优势在于节省系统成本并能将吸热的蒸汽重整反应与放热的电化学反应有效耦合 ,相对于前者燃料利用率与热效率更高 ,但是大规模采用则经济优势不明显。对固体氧化物燃料电池的甲烷内部重整 (包括水蒸汽重整与直接氧化两种途径 )中发生的反应及各自的优缺点作了较为详尽的分析。     

甲烷在SOFC阳极中反应的条件和规律

以8%mol Y2O3稳定的ZrO2(8YSZ)为电解质、Ni-8YSZ为阳极,研究了不同电流密度、甲烷浓度和反应温度下,甲烷在固体氧化物燃料电池(SOFC)中由部分氧化到完全氧化转变的规律。在1 000℃下、甲烷浓度为4.2%时,由部分氧化转变为完全氧化的临界电流密度为0.384~0.512 A/cm2,该值与甲烷浓度及温度成正比。     

二甲醚水蒸气重整反应器的工艺参数分析

用流体计算软件COMSOL建立含有瓦片式加热通道的二甲醚重整制氢反应器三维模型,并对模型进行稳态计算.修改重整条件来模拟反应特性,研究二甲醚水蒸气重整制氢反应器的性能.用数学模型研究反应温度和水醚物质的量比(水醚比)对重整反应的影响.当水醚比一定时,随着温度的升高(523～673 K),二甲醚的转化率和氢产率都得到提高...     

压力和温度对用于燃料电池的微型反应器内甲烷自热重整特性的影响

采用CHEMKIN化学反应动力学软件及计算流体力学软件CFD等数值方法详细探讨了在微尺度内甲烷自热重整反应中温度和压力对出口组分摩尔分数的影响和催化壁面总积碳量的影响.结果表明,当温度超过873 K,会促进水煤气转化反应的发生,导致氢气减少、水和一氧化碳增加,用于燃料电池的微型反应器内甲烷自热重整的温度不宜超过1000K,此时重整合成气中氢气的摩尔分数可达54.05%,一氧化碳的摩尔分数为9.98%;从能效、积炭和燃料电池的原料气的要求分析,用于燃料电池的微型反应器内甲烷自热重整的反应压力应低于1.8105Pa;同时在1000K左右,积炭过程和消炭过程可到达一个平衡阶段,有利于催化剂寿命的延长。     

DIR-MCFC小型电堆的研究

组装了DIR-MCFC的小型电堆(三对,电极面积25.5 cm2).以甲烷为燃料,在操作压力0.3 MPa下,150mA/cm2电流密度放电时,输出功密度为338.4 mW/cm2.又进一步考察了影响电堆性能的条件,发现电池性能随着反应气压力增加而提高,在150 mA/cm2下,反应气压力由0.1 MPa升至0.3 MPa,毫池电压提高了177 mV;为了电池运行的稳定性,预防重整催化剂积碳,运行时进气水碳比(S/C)为2,分别测定了DIR-MCFC电堆中三对单电池的性能,发现第二对DIR-MCFC性能较低,这可能与电堆温度分布有关.     

微波等离子体辅助溶胶凝胶法制备Ni/CeO2催化剂及其甲烷干重整催化性能

催化剂的粒径对其催化性能有很大影响,为了提高催化剂的性能及制备效率,提出了一种微波等离子体辅助溶胶凝胶法制备催化剂的方法,制备了物质的量比n(Ni)∶n(Ce)=1∶10、1∶20、1∶100的Ni/CeO2催化剂.对其甲烷干重整催化性能进行评价.结果 表明:n(Ni)∶n(Ce)=1∶20时对甲烷干重整活性最高.并且...     

化学链重整制氢系统的过程模拟

为了评价化学链重整制氢系统的性能,针对以CH4为燃料、以化学链技术(基于NiO/NiAl2O4氧载体)为核心的2种不同工艺重整制氢系统——自热化学链重整制氢系统(autothermal chemical looping reforming,CLR(a))和蒸汽重整化学链燃烧系统(chemical looping steam reforming,CLR(s)),采用Aspen Plus软件进行了过程模拟和热力学分析。以2种系统的产气率、冷煤气效率、CH4转化率等为评判指标,得到了各系统优化的反应条件,并分析了各操作参数(包括燃料/重整反应器温度和压力、CLR(a)中氧载体甲烷摩尔比和空气甲烷摩尔比、CLR(s)中水甲烷摩尔比和燃料甲烷份额)对系统性能的影响,最后对2种制氢系统进行了定量比较和分析。结果表明:2种化学链重整制氢系统具有相近的燃料发热量和CH4转化率(98%),但自热化学链重整制氢系统工艺更为简单,所需氧载体循环流量仅为蒸汽重整化学链燃烧制氢系统的1/3,从而可节约传输能量;而后者重整气中氢含量更高(74.14%对65.81%),且具有更高的冷煤气效率(85.28%对71.19%)和产气率(4.05对2.97)。     

质子交换膜燃料电池（SOFC）发电系统性能及应用

1系统性能 质子交换膜燃料电池（PEMFC）发电系统一般以氢气为燃料．以空气为氧化剂。电池堆内产生的热量由空气来进行冷却,再利用电池堆阴极出口的气体对反应气体进行加湿．并采用氢气循环的方式对电池堆进行加湿。     

燃料预重整份额对SOFC-GT混合发电系统设计的影响

针对以天然气为燃料的固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)-燃气轮机(gas turbine,GT)混合发电系统,利用平衡态重整器模型、一维SOFC模型以及搭建于Ebsilon?中的燃气轮机系统模型,在不同燃料预重整份额和SOFC燃料利用率的设计工况下,开展混合发电系统的性能分析研究。结果表明,高SOFC燃料利用率并不会对应高的系统发电效率。混合发电系统效率最高点出现在热耦合策略对系统性能影响最小的设计工况下。燃料内重整可以提高混合系统的效率,但也要求SOFC运行在极端的设计工况下;燃料外重整则可以提高系统设计的灵活性,降低混合发电系统对SOFC的依赖。仿真分析显示,通过合理配置SOFC燃料利用率和燃料重整过程,有望在不依赖燃料内重整的情况下,提高混合发电系统的发电效率。     

两种不同阳极材料SOFC的性能及阳极反应机制

简述了两种不同燃料电池Ｐｔ｜ＹＳＺ｜Ａｇ和Ｐｔ｜ＹＳＺ｜Ｎｉ／ＹＳＺ燃料的研制,并测试了这两种电池的开路电压随运行温度的变化关系。实验表明,随温度的升高,开路电压的增长表现出阶段性增加,且其增长速率与所采用的电极材料有直接的关系。从材料的结构和性能分析这两种燃料电池的不同阳极材料的反应机制,认为对于采用电子型导电阳极Ａｇ的Ｐｔ｜ＹＳＺ｜Ａｇ燃料电池,其电化反应区域主要在三相界面（Ａｇ电极／电解质／气体）;而对于采用具有电子－离子混合导电能力阳极的Ｐｔ｜ＹＳＺ｜Ｎｉ／ＹＳＺ燃料电池,其电化反应区除三相界面外,还将扩展到两相界面（电极／气体）,且这种混合导电的电极能改善电池的性能。     

H2-CO燃料气对SOFC性能影响研究

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种能量转换装置,使用碳氢燃料,具有很大的发展潜力.为了探究H2-CO燃料气与电极温度、进出口组分、电流密度、功率密度和超电势之间的关系,以期对SOFC的设计和运行提供帮助,建立了三维模型,并通过实验验证了模型的有效性.随燃料流量的增加,电极温度、功率密度、阴极浓差超电势先增大后减小,进出口组分改变量、燃料利用率、阳极浓差超电势减小,电流密度、活化超电势和欧姆超电势增加.H2占比越大,电池性能越好.     

阳极支撑固体氧化物燃料电池的制备及性能

利用离心法成膜工艺在多孔Ni-YSZ阳极基体上制备8%(摩尔分数)YSZ电解质层,在1400℃共烧结,得到致密的YSZ膜和多孔结构的阳极。用苷氨酸-硝酸盐燃烧法合成超细阳极与阴极材料。其中,NiO-YSZ复合粉体用于阳极,La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3(LSCF)和30%(质量分数)Ce0.9Gd0.1O1.95(GDC)复合材料用作阴极。以氢气为燃料,研究了500～800℃时Ni-YSZ阳极支撑体固体氧化物燃料电池(SOFC)单电池的性能。结果表明在500℃时电池开路电压(OCV)达1.10V,800℃时短路电流密度达1113mA/cm2,最大比功率为296mW/cm2。通过交流阻抗图谱分析,认为电解质欧姆电阻是影响电池性能的主要因素。     

基于插入空白字符提高RKE抗干扰能力的研究

汽车远程无钥匙进入(RKE)系统的工作频段位于ISM频段,比较容易受到同频信号的干扰.基于此,介绍了一种保持RKE系统平均功率不变的前提下,通过插入空白字符的方式,提高RKE系统有用信号的发射功率,从而改善RKE系统的抗干扰能力.理论分析了在高斯白噪声信道下的系统误码率,并通过Matlab Simulink建模仿真.分别验证了在白噪声和在同频干扰源条件下的系统抗干扰性能,白噪声条件下系统的误码率从7.8％降低到0.23％,同频干扰源条件下的系统误码率从25％降低到2.9％.     

松耦合感应电源性能的影响因素分析

本文针对串并补偿结构的松耦合感应电源系统,建立了互感模型,分析了输出功率和传输效率达到最大值的条件,得出了系统在谐振频率工作时输出功率和传输效率只与映射阻抗的实部和线圈内阻有关的结论.最后根据实验参数,分析了工作频率、线圈内阻和负载变化对系统性能的影响.     

PSZ支撑型SOFC电堆的制备与性能测试

在管状的氧化钇部分稳定的氧化锆(PSZ)支撑体上制备串联型的固体氧化物燃料电池(SIS-SOFCs)。串联的单电池长度为10mm,有效长度为3mm。通过注浆成型法制备管状的支撑体,烧结后使用浸渍法沉积NiO-YSZ阳极和YSZ电解质薄层并且分别进行烧结。烧结完毕,通过涂抹法制备LSM-YSZ和LSM阴极层并且烧结。每个支撑体上有2个串联的单电池。使用加湿氢气作为燃料,空气作为氧化剂对电池进行性能测试。测试过程中,电池的最高总电压达到2.0537V,750℃时达到的最大功率密度为228.68mW/cm2。电化学阻抗谱显示该电池的欧姆电阻较大,而极化损失是影响电池性能的主要因素,因此,改善电池的结构和优化电极材料将进一步提高电池的性能。     

阳极对YSZ薄膜SOFC性能的影响

研究了两种阳极对YSZ薄膜固体氧化物燃料电池(SOFC)性能的影响.NiO-YSZ阳极和NiO-SDC-YSZ阳极支撑的YSZ薄膜电池,在800 ℃时的开路电压分别为1.09 V和0.87 V,最大功率密度分别为0.86 W/cm2和0.16 W/cm2.NiO-SDC-YSZ阳极电池的电极总阻抗比NiO-YSZ阳极电池的高出58%.     

基于松耦合变压器的小功率CPT系统

设计并实现了一种基于松耦合变压器小功率CPT(Contactless Power Transfer)系统。采用互感模型对松耦合变压器进行了分析,对其原边和副边进行了补偿。采用有芯PCB螺旋电感线圈来制作松耦合变压器的原边和副边绕组,给出了有芯电感的几何参数和物理参数。原边、副边之间通过高频方波传递能量。最后给出了整个系统的电路图。测试结果表明,当原边和副边距离在5mm以内时,电能传输效率较高,可为手机等小功率用电设备充电。     

固体氧化物燃料电池监控系统的设计与实现

为了实时监控固体氧化物燃料电池(SOFC)的工作状态,设计并实现了一种基于VC的SOFC监控系统。该系统中可编程逻辑控制器(PLC)作为下位机进行数据采集,PC机作为上位机监控SOFC的运行情况,使用户实时直观地获取SOFC工作参数并且对系统下达控制指令。实验结果表明,该系统运行可靠性高,为进一步优化SOFC设计与分析提供了必要条件。