固体氧化物燃料电池技术进展及其在汽车上的应用

固体氧化物燃料电池（SOFC）采用的是全固体的电池结构,可进行甲烷、燃料油（汽油、柴油）的内部重整、适用于多种燃料气,从而解决了燃料的供应问题？固体氧化物燃料电池不但可以应用于固定电站。在电动车方面也有很好的发展前景。较详细地介绍了SOFC在汽车方面的应用以及为了实现这一技术的产业化所必须解决的关键问题。     

固体氧化物燃料电池_燃气轮机混合动力系统的热力学分析

以底层固体氧化物燃料电池-燃气轮机混合动力系统(SOFC-GT)为研究对象,建立了模块化的仿真模型,并利用试验数据对仿真模型进行了验证。利用仿真模型研究了不同煤化气及生物质气为燃料时系统及主要部件的热力学性能,分析了燃料成分对系统性能的影响。结果表明,燃料中CH4及CO的含量对系统性能的影响较大。虽然SOFC的效率远高于常规热机,但其仍是系统中火用损最大的部件。     

直接碳固体氧化物燃料电池研究进展:碳燃料和逆向Boudouard反应催化剂

直接碳固体氧化物燃料电池(direct carbon solid oxide fuel cells,DC-SOFCs)是一种能够将固体碳中的化学能直接转化为电能的新型能量转换装置,具有理论效率高、燃料来源广泛、成本低以及绿色环保等突出优势.根据DC-SOFC的工作原理,其运行过程是一个动力学控制步骤,即阳极侧CO的电化学氧化反应与碳燃料中逆向Boudouard反应的有效耦合保证了DC-SOFC的高效稳定运行.其中,速率相对较慢的逆向Boudouard反应是电池电化学性能的决定因素.因此,设计提高逆向Boudouard反应速率是促进DC-SOFC产业化进程的有效途径,也是发展趋势.国内外研究者采取了一系列措施来实现此目标,其中最简单有效的两种方法是:①在固体碳燃料中担载逆向Boudouard反应催化剂;②直接采用多孔结构且天然富含金属元素的生物质炭为燃料.基于近年来的前沿研究,本文综述了采用不同类型逆向Boudouard反应催化剂和碳燃料的DC-SOFCs最新研究进展,系统总结了DC-SOFCs的研究现状、面临的挑战和未来发展方向,以期为开发高性能、长寿命DC-SOFCs提供有价值的参考.     

3D打印技术在固体氧化物燃料电池领域的研究进展

3D打印又称增材制造,是通过逐层打印来制造三维对象的过程,涉及机械、计算机、数控及材料等相关技术,被广泛应用于航空航天、生物医疗、电子、能源化工等行业.本文主要介绍了几种常用3D打印技术,重点阐述了其在固体氧化物燃料电池(SOFC)阴极、阳极、电解质、电堆组件和电堆辅助系统制备中的应用.3D打印技术通过可控调节SOFC微观结构、比表面积和组分分布可提高SOFC单电池的电化学性能;通过一体化电堆支撑体结构设计有望改善电池堆内部传递行为,避免因大量接头和组装件的出现引起的材料性能不匹配问题,提高电池稳定性和寿命,简化和优化SOFC电堆制备工艺;3D打印在SOFC电堆辅助系统的设计和制备中也表现出独特的优势,在一体化制备电堆组件和电堆方面有很大潜力.本文还分析了目前3D打印技术在SOFC领域的技术挑战,并针对3D打印制备SOFC存在的问题和不足提出了建议,指出高分辨率微纳3D打印技术的研发,燃料电池浆料的创新与开发,以及混合式、多材料3D打印机的制造或将成为解决现有问题的重要方向.     

连接体结构对固体氧化物燃料电池性能影响的数值分析

固体氧化物燃料电池（SOFC）中连接体结构对电池性能有重要影响。为探究连接体结构对固体氧化物燃料电池性能的影响,建立了传统直通、圆柱形、矩形和凹形4种不同连接体结构SOFC的三维数值模型,并对其流体流动、组分传递、电化学反应和固体流体传热的多物理场耦合过程进行了数值模拟。结果表明,在一定条件下,圆柱形、矩形和凹形连接体结构有利于电池中气体的传输,使电池的电流密度和输出功率均有所提升,其中凹形连接体结构的提升效果最明显,圆柱形、矩形连接体结构的次之。不同孔隙率下圆柱形、矩形和凹形连接体结构均优于传统直通连接体结构,在阴极孔隙率较小时其优势更加明显。     

燃料电池研究进展及发展探析

燃料电池是一种清洁、高效的能源利用方式。发展燃料电池对于改善环境,实施能源可持续发展具有重要意义。本文介绍了燃料电池的工作原理、分类及优点,详细阐述了目前燃料电池的应用和研究进展。指出随着电池材料的发展、制备技术的提高及生产成本的降低,燃料电池具有广阔的市场前景。     

固体氧化物燃料电池与燃汽轮机混合系统技术现状

固体氧化物燃料电池具有高能量密度、适用多种不同燃料、结构简单等优点,与燃气轮机结合后能达到近80%的能量利用效率,具有良好的市场前景.本文介绍了固体氧化物燃料电池与燃汽轮机混合系统的结构,应用现状,给出了未来发展的一些方向,并提出了固体氧化物燃料电池与燃气轮机混合系统发展需要解决的一些问题.     

中温固态氧化物燃料电池

综述了当前国际上正在研制的几种中温固态氧化物燃料电池的现状及发展趋势，特别介绍了本实验室新近发展的基于新型复合电解质的中温固态氧化物燃料电池，并讨论和评价了中温固态氧化物燃料电池的应用前景，包括在电动汽车方面的潜在应用优势。     

固体氧化物燃料电池电热冷联供总能系统的分析

提出了一个由固体氧化物燃料电池和吸收式制冷机组成的电热冷联供总能系统,应用MATLAB软件包对总能系统进行了模拟分析,得到了燃料电池的电流密度、燃料流量、输出功率等参数对总能系统的影响,为高温燃料电池电热冷联供总能系统的设计与优化提供参考依据。     

质子交换膜燃料电池催化剂金属氧化物载体研究进展

金属氧化物来源丰富,价格低廉,具有优异的稳定性、耐电化学腐蚀性,并且与贵金属纳米颗粒之间相互作用强,是燃料电池催化剂非碳载体研究的重要方向。本文主要介绍了几种金属氧化物载体在燃料电池催化剂中的研究进展和应用,分析了不同载体的优势与不足。研究表明杂原子掺杂金属氧化物和碳复合金属氧化物作为催化剂载体能有效提高催化剂的综合性能。最后展望了燃料电池催化剂金属氧化物载体的发展趋势。     

染料敏化太阳电池中固体电解质研究进展

综述了染料敏化太阳能电池中固体电解质的发展。总结了3种主要的固体电解质，即P－型半导体，导电聚合物和空穴传输有机分子的制备，性能和机理研究。提出了存在的问题和解决设想。     

生物质水解液中糖酸分离方法的研究进展

对生物质酸水解发酵制燃料乙醇过程中关键技术糖酸分离的方法进行了综述,对中和法、溶剂萃取法、离子排斥色谱法和双极性膜电渗析法的分离工艺过程以及优缺点进行了讨论。指出生物质浓酸水解制燃料乙醇工艺中使用离子排斥色谱法进行水解液中的糖酸分离以及酸回收是经济的;在生物质稀酸水解工艺中使用双极膜电渗析法分离水解液较使用离子排斥色谱法更为经济。同时,提出采用何种分离方法应根据所采用的水解条件和工艺要求进行选择才能达到经济实用的目的。     

管式固体氧化物燃料电池单体欧姆极化分析

结合管式固体氧化物燃料电池结构特征和性能特征，建立了电池单体电压、电流和功率与电池长度、各级材料性质关系的数学模型。计算结果表明，减少电解质厚度和提高电池电流收集器的导电性可以减少电池的欧姆极化，提高电池的输出能力。     

第二类吸收热泵的研究和发展

介绍１０年来第二类吸收热泵的研究情况，说明第二类吸收热泵的发展趋势。     

基于光纤光栅传感器的PEMFC温度监测技术研究

为实现实时原位监测PEMFC的内部温度,利用光纤光栅传感技术,将光纤光栅传感器密封埋入PEMFC阴极流场板,同步在线测量不同工况条件下电池内部温度的变化。结果表明,光纤光栅传感器能实现对PEMFC的多点内温度场实时原位监测,随着电流密度阶跃的增大,PEMFC内部温度也呈现阶跃变化,且阴极大流量供气时有利于降低PEMFC内部的温度。该方法可为PEMFC内部状态参数的原位监测提供技术参考和实施方案。     

低压吸附贮存氢气作汽车燃料的研究与开发

对低压吸附贮氢用作汽车燃料的研究和开发工作进行了综述，并对该技术的工业化问题进行了讨论。     

基于改进鸡群优化算法的质子交换膜燃料电池模型参数辨识

针对当前大部分智能算法在求解质子交换膜燃料电池模型参数辨识问题时易陷入局部最优,导致参数辨识精度低、模型泛化能力差等问题,提出一种基于改进鸡群优化算法的质子交换膜燃料电池模型参数辨识方法。首先,引入Tent映射策略初始化种群,提高种群的均匀性和遍历性;其次,设计基于个体进食速度的自适应惯性权重,改善母鸡个体寻优效率,平衡算法的开发与探索能力;然后,利用Levy飞行策略的长短跳跃特点对小鸡位置进行随机更新,增强算法的全局最优搜索能力。最后,通过4组测试函数验证了该算法的优越性,并将算法应用于H-12电堆的参数辨识问题中。结果表明：相比于鲸鱼优化算法、花卉授粉算法等算法,该算法具有更高的参数辨识精度,所辨识出的模型具有更强的泛化能力。