质子交换膜燃料电池专用碳纸的制备及性能测试

采用湿法造纸技术制备质子交换膜燃料电池电极扩散层专用碳纸材料,考察了影响专用碳纸性能的主要因素。研究结果表明：分散剂、粘合剂和纤维长度等对碳纸物性具有较大影响。以3M的NaOH处理碳纸的基体材料,控制打浆度20°SR,按比例加入自制功能性分散剂,在优化工艺条件下,制备的碳纸物性基本和日本东丽公司产品(Toray碳纸)物性相同。以自制的碳纸和Toray碳纸为电极扩散层基体材料组装成电池,放电性能测试表明,自制碳纸是一种较为理想的燃料电池电极扩散层基体材料。     

氢能发电技术的研究（Ⅳ）——电极扩散层对离子膜燃料电池放电性能的影响

研究了电极扩散层对离子膜燃料电池放电性能的影响。结果表明：制备扩散层的基体材料对燃料电池放电性能有较大的影响。本实验所采用的碳纸、碳膜和碳纤维布3种基体材料中,碳纤维布是一种较为理想的基体材料,不同扩散层所组装的燃料电池最大放电功率密度有较大的差别,碳纤维布扩散层所组装的燃料电池最大放电能量分别是碳纸和碳膜扩散层所组装的燃料电池最大放电能量的2.16倍和6.94倍。不同扩散层对燃料电池最佳放电运行时的放电电压和放电电流密度也都有一定的影响,特别是对放电电流密度影响更为强烈,电极扩散层的疏水性是影响燃料电池稳定放电寿命的一个重要因素,因此在电极扩散层的制备和基材选择过程中,必须充分考虑这一因素的影响。     

非对称气体扩散电极对空冷自增湿质子交换膜燃料电池性能的影响

通过对阴极和阳极气体扩散电极(GDE)采用不同厚度的碳纸、不同PEFE载量等方法研究了非对称气体扩散电极对空冷自增湿燃料电池性能的影响。通过实验得出:增大阳极扩散层厚度、减小阴极扩散层厚度均能提高电池性能,而且通过提高阳极疏水性,降低阴极疏水性,能够保证促进阳极保水和阴极排水,提高电池性能。得到的阳极PTFE含量60%,阴极PTFE含量20%的非对称型GDE组装的电池性能比PTFE含量40%的对称疏水GDE制备的PEMFC性能高5%,比商业的SIGRACET~(?)高9.16%。电池在50℃自增湿条件下工作的最大功率达到643.2mW·cm~(-2)。     

PEMFC碳纸气体扩散层内气液两相流格子Boltzmann模拟

为了提高质子交换膜燃料电池（PEMFC）水管理,本文借助多相流格子Boltzmann模型（LBM）模拟分析了PEMFC碳纸气体扩散层（GDL）内的气液两相输运过程,主要研究了GDL疏水性对气液两相流的影响。结果表明：液态水流路径不仅受到GDL结构形态的影响,而且受到材料疏水性影响。液态水在疏水性弱的GDL中不仅容易沁入,而且容易在孔隙中达到饱和;相反,在疏水性较强的GDL中,液态水很难突破沁入小尺寸孔隙,而从孔径较大的孔隙流通,从而形成毛细力主导的指进流动。     

质子交换膜燃料电池建模及水热传输特性分析

针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)水管理开展了研究,建立了一维非等温两相流解析模型,研究了不同电流密度、微孔层接触角和不同加湿方案对电池内部水分布和温度分布的影响,提出了更好的进气加湿方案。结果表明:电流密度增大会导致阳极拖干、阴极水淹加剧,导致电池各部分温度上升。因各层材料亲水性不同,在交界面处能观察到液态水阶跃现象。增大微孔层接触角促进阴极液态水反扩散到阳极,一定程度上缓解阳极变干,但过大的接触角可能导致阴极水淹加剧。通过采取"阳极充分加湿、阴极低加湿"的进气加湿方案可以有效提高电池性能,并且能在一定程度改善电池内部受热,提高电池使用寿命。     

不同材料作为阳极扩散层对质子交换膜水电解池性能的影响

文章分别选用钛毡、烧结钛板与碳纸作为阳极气体扩散层,组装单节质子交换膜水电解池,并进行极化曲线和稳定性测试,以及交流阻抗测试和物理表征。研究结果表明:在常压,60℃的条件下,钛毡具有最好的电解性能;在电流密度为2.0 A/cm~2的稳定性测试中,烧结钛板扩散层、钛毡扩散层和碳纸扩散层的衰减率分别为65,73,386 mV/h;钛毡更适合作为质子交换膜水电解池的阳极扩散层。     

硬碳包覆人造石墨作为锂离子电池负极材料的快充性能评价CSCD

电动汽车及混合动力汽车的发展对锂离子电池的功率特性提出了更高的要求.目前商业化的锂离子电池负极材料以石墨为主.然而石墨材料的层间距较小(0.335 nm),锂的扩散受到限制,不利于大电流充电.因此,制备和评价具有快充能力的石墨负极材料将有力推动锂离子电池在电动汽车中的应用.本文选择了一种小粒径(约6.7 μm)人造石墨,通过包覆硬碳进一步提高材料的快充性能.采用SEM、BET等表征材料的物理指标.考察材料首次充放电曲线、倍率、电化学阻抗和锂离子扩散系数等,评价硬碳包覆对快充性能的影响.     

PEMFC电极孔隙率的优化研究

对质子交换膜燃料电池单体建立了三维稳态电化学模型,考察了气体扩散层孔隙率对电池性能的影响,验证了扩散层孔隙率及层厚的变化反映从气体通道到扩散层和催化剂层的反应气体扩散量,进而影响电化学反应的活跃程度;以膜与阴极催化剂层界面处获得的最大电压为目标函数,采用鲍威尔搜索法对气体扩散层孔隙率进行数值优化,得到了扩散层孔隙率和层厚的最优值。通过优化前后氧气浓度和电流密度的对比显示,这些参数可以显著改善电极的传质性能,使燃料电池获得最佳性能。     

基于格子玻尔兹曼方法的梯度化扩散层降解研究

采用随机算法重建了不同老化程度的梯度化气体扩散层二维微观结构。随后,采用多相伪势格子玻尔兹曼方法,研究不同降解程度的梯度设计扩散层内液态水的传输行为。结果表明,随着扩散层降解的加剧,扩散层排水性能显著降低,大量液态水残留在扩散层内。此外,梯度化设计的扩散层在进口区域初始分布较多聚四氟乙烯有利于扩散层的水管理,同时在老化后还具有较高的毛细压力进而控制水驱面积,展现出较高的排水性能及抗老化性能。研究结果可为制作高抗老化性能和高排水性能的扩散层提供研究基础和设计思路。     

直接液体甲醇燃料电池流场组织行为研究(Ⅰ) 传统对称流道电池的模型建立

建立了直接甲醇燃料电池垂直流道方向电池单元的二维稳态数学模型,考虑了电化学动力学、多组分传递和甲醇渗透影响.计算了流道布置密度、扩散层、催化层和质子交换膜等组件尺度对电池内物料传质特性、化学反应组织和电池输出性能的影响.研究发现,增加流道布置密度、增加催化层厚度能有效提高电极反应均匀性和电池性能.其中催化层和质子膜的厚度影响最为显著,在该文研究范围内分别可提高电池的平均电流密度131.0%和17.8%.而扩散层和质子交换膜厚度都存在一个最佳值,需要与以上流场板设计尺寸和膜电极尺寸匹配.     

Unerroric of control of mutual compliance of the efficiency of hydrogen engines of unmanned vehicles in the conditions of mass production

The issues related to the reliability of hydrogen engines of unmanned vehicles and increasing the efficiency of using hydrogen as fuel when using the method of its production during the decomposition of hydrogen-containing molecules of liquid-phase organic compounds in a plasma discharge under the action of intense ultrasonic exposure are considered. Experiments have shown that as a result of decomposition in the acoustoplasma discharge of liquid hydrocarbons, solid-phase carbon-containing products are formed, chemical transformations occur in the liquid phase and hydrogen-containing combustible gas is formed. Hydrogen-containing gas can be used as fuel immediately after synthesis, i.e. it does not require separation, since in addition to hydrogen it contains only impurities of CO₂ and water vapor. The purpose of the study is to formalize the basic conditions for tightening the control of mutual compliance with the efficiency of hydrogen engines of the same series in the conditions of their mass production. Methods of mathematical statistics and hardware-software modeling were used in the study. The term “unerroric of quality mutual compliance control” is introduced to describe a set of hardware and software tools for such control. The principle of in-depth testing of the technical condition of such engines of one series is described in a multidimensional formulation of the quality control problem for three of their operating parameters at once. The conditions for increasing the mutual correspondence of the measured values of such parameters in the conditions of serial production of hydrogen engines are formalized.     

气门锁夹槽位置检测

气门圆弧形锁夹槽中心至杆端面以及至盘锥面量规线的距离(如图1中L、H). 在过程检验中如用普通量具难以测量,如用仪器测量则速度慢,效率低.为便于生产过程控制,确保工序质量,我们采用锁夹槽定位,用标准件比较测量的专用检具(如图2)进行测量.为保证锁夹槽定位准确以适应不同型号的气门,并防止气门测量时轴向窜动和左右摆动,采用了V型定位叉,使锁夹槽以四点定位,V型叉口的宽度,根据锁夹槽圆弧半径大小确定:约为圆弧的三分之二处(图3,图4).     

小型锅炉烟尘测试时锅炉出力的计算

锅炉烟尘测试时,必须对锅炉出力进行测试。但监测中,许多小型锅炉往往不具备相关的计量装置和仪表,为解决这一问题,文章提出了用烟气量和空气过剩系数来计算锅炉的出力的公式,在实际使用中,该方法简单易行,其结果和实测值具有很好的一致怀。     

煤焦混烧时粉尘化学成分和比电阻对静电除尘效率的影响

文章介绍了在煤焦混粉燃烧的情况下，粉尘化学成分和粉尘比电阻的变化对静电除尘器效率的影响。     

关于发展天然气电厂的讨论

世界发电燃料结构在不断的转换过程中。18世纪60年代从薪柴转到煤炭,19世纪到20世纪初大量发展燃煤电厂;20世纪20年代又从煤炭转向石油和天然气,20年代上半叶又大量发展燃油电厂;20世纪末由于天然气生产的发展,天然气因环境影响小,受到工业发达国家的青睐,加速发展天然气电厂。我国70年代初和90年代曾两次发展燃油电厂,由于石油危机和石油价格暴涨而受到制约,不得不实行以煤代油,改造燃油电厂。现在似乎认为燃油电厂不能再搞,但又出现发展燃气电厂的热流,发展燃气电厂确实是当今的世界潮流,但是同当年发展燃油电厂一样,要研究是否符合中国的国情?     

活塞车床设计方案探讨--ECK25异形活塞车床设计分析

本文从新型活塞设计的趋势及其对活塞车床的功能要求，讨论活塞车床的设计方案，并从机床功能、造型和宜人性上进行分析。     

中国煤炭地下气化技术的发展

本文综述了煤炭地下汽化技术的国内外发展现状,对我国“长通道、大断面”煤炭地下气化新工艺给予了技术经济评述,并提出了发展煤炭地下汽化技术的政策建议。     

MgO膨胀剂细度对MgO水化和水泥浆体膨胀的影响

基于《水工混凝土掺用氧化镁技术规范》中的Ⅰ型氧化镁（MgO）,研究了该型MgO膨胀剂（MEA）细度对掺粉煤灰水泥浆体膨胀性能的影响。即采用X射线衍射分析(XRD)及同步热分析（TG DSC）分析了掺MEA水泥浆体中MgO的水化性。结果表明,养护温度相同时,MEA的细度对水泥浆体内MEA中MgO的水化和水泥浆体的膨胀无显著影响,产生的膨胀均能补偿水泥浆体的收缩;MEA的细度可从试验设计采用的45 μm筛筛余15%左右增加到30%左右,这将有利于MEA生产企业的节能降耗。     

柴油理化性能的分析与质量指标的控制

对柴油的化学组成及物理性质进行了分析,叙述了柴油理化性能与柴油机工作状态的关系,探讨了柴油质量指标的控制措施,为今后的柴油检验和机车检修工作提供了实用的理论依据。     

不同方向地震激励对水工隧洞位移的影响

目前在研究水工隧洞地震响应时只考虑了单向地震激励,忽略了双向地震激励,故不能合理地分析不同方向地震激励对水工隧洞位移的影响。因此,选取合理的材料参数和模型边界条件,应用ANSYS建立了某水工隧洞的三维有限元模型,对单向地震激励和双向地震激励下的水工隧洞进行了位移分析。结果表明,不同方向的地震激励对水工隧洞的水平位移和竖直位移影响不同,水平位移主要受x方向地震激励影响,竖直位移主要受y方向地震激励影响,并根据单向地震激励和双向地震激励存在的相关性,建立了位移数学关系模型。