液态生物质燃料重整及其在固体氧化物燃料电池中的应用

固体氧化物燃料电池（soild oxide fuel cell,SOFC）是一种清洁高效的发电装置,它可以利用氢气或碳氢燃料发电。液态生物质燃料是一种可再生碳氢燃料,它通过将生物质进行快速催化热解后,经过进一步催化加工制得,主要包括生物甲醇、生物乙醇、生物柴油及其副产物生物甘油等,将SOFC与液态生物质燃料结合,具有便携、清洁和高效等优点。本文分析了包括生物甲醇、生物乙醇、生物柴油以及生物甘油在内的液态生物质燃料的重整研究及其在SOFC中的应用进展,包括重整转化机理与效率、产物选择性、应用于发电存在的优势与难题等。通过对液态生物质燃料进行催化重整,可有效抑制SOFC直接使用液态生物质燃料发电存在的阳极积炭失活现象,从而提高发电效率,延长SOFC使用寿命。总结了目前液态生物质燃料直接用于SOFC发电的研究进展,提出了未来的研究方向,以期提高液态生物质燃料在SOFC中的利用效率和稳定性。     

固体氧化物燃料电池产业发展现状及前景分析

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种直接将燃料化学能转换为电能的能量转换装置，不受卡诺循环的限制，能量转化效率高，而且具备燃料适应性广、清洁无污染、全固态结构、不使用贵金属催化剂等优点。SOFC技术的应用领域十分广泛，不但能够对氢能进行绿色高效利用，还能实现对传统化石能源的高效清洁利用，为实现我国碳达峰、碳中和目标做出重要贡献。介绍了国内外SOFC产业的发展现状，对产业发展前景进行了分析；针对我国SOFC产业发展所遇到的困难提出了相应的解决办法和建议。     

阳极支撑微管式固体氧化物燃料电池的研究进展

近些年来,微管式固体氧化物燃料电池(SOFC)由于其具有密封简单、体积能量密度高、抗热震性好、启动时间快等优点备受关注。本文主要介绍了微管式SOFC的优势,并重点概述了阳极支撑型微管式SOFC的制备方法、研究现状和未来的发展方向。分别对采用塑性挤出法和相转化法制备的阳极支撑微管式SOFC的技术进展进行了综述。介绍了阳极支撑微管式SOFC电池堆的设计理念,并对未来微管式SOFC的发展方向进行了展望。     

氨燃料固体氧化物燃料电池性能研究进展与展望

氨是一种零碳燃料,也是富氢载体,具有较大储运优势。固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell, SOFC)是一种清洁高效发电装置,在分布式发电、热电联供、储能调峰等领域有广阔应用前景,氨气可直接用作SOFC阳极燃料以实现高效、清洁、低成本发电。首先简介了质子传导型和氧离子传导型氨SOFC的工作原理,电解质、电极材料的选择以及氨气在阳极的分解过程。其次总结了氨SOFC的实验研究现状,以单电池最大功率密度为评价指标,综述了不同电解质/电极材料、电解质厚度、操作温度等因素下两种传导类型的氨SOFC的性能表现,并分析了造成电池性能差异的原因。之后介绍了氨SOFC当前面临的挑战,最后对氨SOFC未来研究方向、热电联供系统的应用进行了展望。     

静电纺丝技术在固体氧化物燃料电池中的应用

采用静电纺丝技术制备的纳米纤维材料具有长度可控,结构有序的特点,用该纳米纤维制备的固体氧化物燃料电池(SOFC)电极具有独特的结构优势,可以有效提升SOFC的性能。纳米纤维电极具有更大的比表面积、孔隙率和活性位点,有利于气体的吸附、解离,更有利于离子和电子沿着纤维方向快速传导,从而更有效地促进氧还原反应的进行。静电纺丝技术与溶液浸渍技术相结合,可以构筑结构可控的纳米纤维复合电极,该类电极具有优异的催化性能,有效地提升了SOFC在中低温下的性能。未来需要深入研究聚合物及外部环境对纳米纤维强度的影响,进一步提升纳米纤维的强度,优化电极结构。     

固体氧化物燃料电池在LNG/天然气产业中的应用研究

固体氧化物燃料电池(SOFC)是最具发展前景的燃料电池技术之一,尤其适合于以清洁的天然气作为原料,能与LNG/天然气产业形成很好的协同效应,实现融合创新的发展模式。介绍了高温燃料发电的原理,对以天然气为原料的固体氧化物燃料电池在大中型固定式发电、中小型分布式热电联供、与微型燃气轮机耦合发电、家用热电联供等方面的应用进行了分析,对SOFC产业与LNG/天然气产业融合发展的方向提出了建议。     

固体氧化物燃料电池阳极材料研究进展

主要对SOFC阳极材料的最新研究进展进行综述。首先介绍了SOFC对阳极材料的基本要求,而后对目前各种阳极材料在性能方面的优势和不足进行了比较,其中较为详细地介绍了传统的金属陶瓷阳极和新型的钙钛矿型阳极的研究进展情况,最后对阳极材料的未来发展方向进行了展望。     

金属支撑固体氧化物燃料电池技术取得进展-高效的纳米氧化铈阳极材料

<正>固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cells,SOFC)是一种全固态能量转换装置,通过电化学反应将燃料(如氢气、天然气等)化学能直接转化成电能。SOFC具有高效率、低排放、无噪音等优点,在大型电站、分布式电站、家庭热电联供系统、汽车辅助电源等领域具有很大的应用前景。不过,SOFC发电技术仍然尚未走向大规模应用,其主要制约因素是成本和寿命问题。新型金属支撑构造可以提高单电池机械强度,增加电池抗热冲击能力,降低SOFC系统成本,因此近些年来金属支撑SOFC(MS-SOFC)在世界范围内引起了广泛关注,并逐渐成为     

金属支撑固体氧化物燃料电池研究进展

与传统全陶瓷结构的燃料电池不同,金属支撑固体氧化物燃料电池利用多孔金属来支撑功能阳极层–电解质层–阴极层,具有结构稳定性高、抗热快速热循环能力强,电堆组装简单,材料成本低等优势。本文分析了金属支撑固体氧化物燃料电池(SOFC)材料的选择和电池制备过程中的关键问题,并概述了金属支撑SOFC技术的研究进展。     

固体氧化物燃料电池的热力学及电化学应用基础

固体氧化物燃料电池是一种典型的电化学装置，可以把燃料气和空气（或氧气）的化学能直接转化为电能。电池的整个反应过程可以根据还原剂和氧化剂反应自由焓来进行热力学计算。对于最简单的氢气和氧气的反应来说，可以根据可逆反应平衡方程式计算电池的可逆功，而且SOFC系统和外部环境的热交换也是可逆的。SOFC作为一种伴生热能的发电装置，对热力学的理解必不可少。所以本文将首先介绍一下SOFC的热力学基础，而作为一种电化学发电装置，需要系统了解SOFC的电化学基础，其中重点介绍SOFC的电化学分析曲线——i-V曲线。     

金属陶瓷阳极材料的高效固体氧化物燃料电池研究

固体氧化物燃料电池(SOFC)利用金属陶瓷作阳极材料,具有能量转换效率高、燃料适用性强和无腐蚀等优点,是当今一种先进的能量转换装置。本文分析了固体氧化物燃料电池在电解质和电极材料方面的性能和特点,研究了金属陶瓷阳极材料及SOFC单电池的伏安特性和性能,探讨了固体氧化物燃料电池的应用和发展前景。     

铋离子掺杂固体氧化物燃料电池阴极材料的研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种可以将燃料中的化学能直接转化为电能的发电装置,具有燃料选择灵活、效率高、环境友好等优点。基于SOFC运行成本和长期稳定性的要求,降低工作温度已成为当前研究的热点。传统阴极较低的催化活性制约了SOFC的技术发展,因此开发具有良好催化性能的阴极材料至关重要。大量的研究表明,铋离子的掺杂能够有效提高材料的电导率和氧催化活性。从铋离子掺杂的角度出发,综述了铋离子掺杂对阴极材料的制备、结构、电导率和电化学性能的影响,并对掺铋SOFC阴极材料未来的发展趋势进行了展望。     

我国LNG冷能利用方法及发展前景

阐述了LNG的特点以及我国LNG储库现状,通过分析LNG冷能特点及利用原理,对LNG冷能回收方法进行详细分析说明,并指出该方法的优缺点。指出了当前我国的LNG冷能回收应该因地置宜,发展多冷能回收装置联合组成的新型化工工业园区。形成以LNG为中心的新形产业链。     

中国煤变油利弊关系以及在我国经济建设中的前景分析

近年来,随着我国经济的高速发展,能源和环境问题越来越突出,特别是石油安全和煤炭污染问题引起了社会各界的关注。本文主要论述了我国发展煤变油产业的利弊关系以及在我国经济建设中的前景。分析了当前我国发展煤变油产业是保障国家安全的必然选择,是我国富煤少油资源的现状的必然选择,是当前油价高而"煤变油"成本低的市场的必然选择,同时分析了在发展煤变油过程中面临的一些问题,如:来自国际原油价格和国内煤炭价格变化等方面的风险,来自核心技术和运作经验方面的风险。最终得出通过降低各方面的生产成本,与保险公司进行合作,政府的扶持与合理的控制,核心技术的试验与掌握,煤变油项目在我国具有广阔的前景。     

对我国现代煤化工(煤制油)产业发展的思考

分析了我国能源存量、消费结构、石油短缺、国际油价上涨以及国家能源安全等问题,探讨了我国大力发展现代煤化工(煤制油)产业的必然性;从自主研发的现代煤化工(煤制油)技术建成投产的国家示范工程成果出发,分析了我国发展现代煤化工(煤制油)有利条件和优势;结合我国资源现状、环保压力以及国际社会关注的焦点问题,分析了发展现代煤化工(煤制油)产业的瓶颈制约因素;根据现代煤化工(煤制油)产业特点和国际发展趋势,提出煤化工(煤制油)产业发展建议。     

高温固体氧化物燃料电池多孔电极结构介尺度研究方法

高温固体氧化物燃料电池（SOFC）在可持续新能源领域具有广泛的研究与应用前景,多孔电极结构的本质特征是介尺度,这种特性对电极内物质传输和电池性能起着决定性作用。本文综述了应用于多孔电极结构的微尺度和介尺度的数值、物理研究方法以及介尺度耦合其他尺度的多尺度方法,分别讨论了各方法适用的研究内容、研究进展及其优缺点。通过分析得出,微尺度方法可精确模拟SOFC电极材料的微观特性,介尺度方法可重构复杂的电极微观结构、模拟三相反应,同时是研究电极微观结构和宏观模拟之间的重要桥梁,因此,介尺度与其他尺度方法的耦合可以较好地解决微观结构和多物理场耦合下的相互作用。在未来的研究中,降低介尺度及其耦合的多尺度方法的计算成本、发展先进的实验设备和可视化技术具有重要的研究潜力与价值。     

基于天然气自热重整的SOFC系统性能分析

建立一个天然气自热重整的固体氧化物燃料电池(SOFC)系统模型,利用Aspen Plus化工流程模拟软件链接基于Fortran语言编写的电堆模型,在质量守恒和能量守恒的基础上,分析不同参数对系统性能的影响。模拟结果表明:随着水碳比的增加,甲烷和一氧化碳的转化率增大,导致氢气和二氧化碳含量增加;氧碳比和系统效率在水碳比为1.5时达到最大。随着燃料利用率的增加,电流密度增大,导致空气过量系数增大,空气利用率降低;系统的总效率和净效率均随之增大。尾气温度随着水碳比和燃料利用率的增加均呈现下降趋势。系统的最大总效率和净效率分别为44.5%和39.2%。研究结果为进一步优化自热重整系统指明了方向。     

环境压力下吸热燃气轮机循环工程

构建新的循环以提高动力循环效率和发电功率,是能源利用转换领域的基础研究内容之一。本文提出了新型环境压力下吸热燃气轮机循环APGC（ambient pressure gas turbine cycle）,并利用商业软件Aspen Plus建立了APGC燃气动力装置以及燃料电池分析模型,对其在燃料电池装置以及在沼气发电、钢铁行业动力回收中的应用进行模拟和分析,并给出相应的分析结果,显示出APGC独具的优势以及广阔的应用前景。     

固体氧化物燃料电池阳极材料的研究进展

固体氧化物燃料电池（solid oxide fuel cells,SOFC）有着能量转换效率高,燃料适应性强和环境友好等优点,因此受到了人们的普遍关注,但是固体氧化物燃料电池的商业化应用还取决于其关键材料的进一步发展。介绍了SOFC对阳极材料的基本要求,重点评述了各种阳极材料的优缺点及其研究进展（包括金属、金属陶瓷、混合导体氧化物等）,并对改进阳极材料性能的各种措施进行了归纳总结。