微观结构对Ni-SDC阳极电化学性能的影响

用甘氨酸-硝酸盐法制备了具有高比表面积的纳米粒子NiO和Ce0．85Sm0.15O2—8（SDC）,用固相合成法制备了Ni—SDC复合阳极材料,通过测量过电位和电导率对其性能进行比较,研究微结构对复合阳极电化学性能的影响．结果表明,由于阳极组成和制备条件不同导致的微结构的变化,对阳极性能有很大影响．通过调整微结构,可以使阳极过电位和电导率明显改善．用甘氨酸-硝酸盐法制备SDC与NiO初始粉末,将2种初始粉末在600℃预烧,混合后得到的复合阳极具有优异的电化学性能．在600℃时,样品在氢气气氛下的电导率达到了3534S／cm,电流密度为0．5A／cm。时样品过电位是0．18V．     

阴极材料Ln-Sr(orCa)-Cu-O的制备及电性能

为了降低原料成本和适于工业化生产,以混合稀土取代氧化镧经硝酸溶解后,共沉淀法分别制备了Sr、Ca掺杂阴极材料Ln-Sr(or Ca)-Cu-O(Ln为混合稀土)的前驱体,在优化条件800℃下煅烧3.5 h形成了粉体,XRD证实形成的物相为CeO2立方萤石相与钙钛矿相。当2θ在20°~30°变化时,Sr2+掺杂使Ln0.5Sr0.5CuO3-δ形成的钙钛矿结构衍射峰相对完整;当2θ在30°~45°变化时,Ca2+掺杂却使Ln0.5Ca0.5CuO3-δ钙钛矿结构衍射峰发生扭曲;而2θ在50°~60°时,Ln0.5Ca0.5CuO3-δ和Ln0.5Sr0.5CuO3-δ衍射峰发生了不同程度的偏移和裂变。直流四探针法对合成产物烧结样品的电导率测量结果表明,在相同条件下,Ln0.5Sr0.5CuO3-δ电导率大于Ln0.5Ca0.5CuO3-δ电导率,在420℃时电导率达到最大值,分别为574和559 S/cm。在中温固体氧化物燃料电池工作温度500~800℃,阴极材料电导率超过500 S/cm,满足电池阴极材料电性能的要求。     

Pt/TiO2纳米管的制备及其电化学性能研究

采用微波加热多元醇还原的方法制备了贵金属Pt负载的TiO2纳米管复合材料,并对其形貌和结构进行了表征。结果表明,试验中所制备的TiO2纳米管直径约10nm左右,长度达到几百纳米甚至微米级。微波法负载的Pt粒子粒径分布均匀,尺寸约在4.5nm左右。电化学结果表明该复合纳米材料对甲醇具有一定的催化氧化作用。     

微生物燃料电池处理剩余污泥与同步产电性能

针对全球能源短缺和污泥处理过程中能耗较高等问题,采用微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)技术处理剩余污泥并将污泥中的化学能直接转化成电能,从而实现污泥的稳定化与资源化利用.构建以铁氰化钾为阴极电子受体的双室型微生物燃料电池,分别考察了微生物燃料电池以城市污水处理厂剩余污泥为底物时的产电性能和对污泥的降解效果,并从缓冲溶液、阳极底物浓度和阳极区搅拌3个方面分析其对电池产电性能和污泥降解效果影响.电池输出电压可达到0.66 V,MFC运行一个周期,对污泥总化学需氧量TCOD(total chemical oxygen demand)的去除率为36.4%,阳极区缓冲溶液的投加和搅拌均可提高电能的输出及对污泥TCOD的去除能力.     

SOFC-BCCHP系统的设计方法及其实现

针对传统建筑冷热电联供系统(Building Cooling,Heating and Power system,BCCHP)有能耗偏高的情况,提出一种以固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)为发电设备的BCCHP系统.为研究系统的设计问题,采用对系统各组件建模、模型集成和模拟计算的方法,提出该系统的设计方法并实现系统设计.结果表明:所提出的设计方法可以针对用户的需求确定燃料电池的规模、配套辅助设备的容量,可以为系统的设计提供一个有力的工具.     

Simulation and optimization of SOFC-BCHP system

As the prime motor of dispersed energy system, the high-temperature solid oxide fuel cells (SOFC) are high efficient with large heat recovery. This study presents a simulation of SOFC building-based cooling, heat and power (BCHP) system, which can meet basic requirements in power and heating (cooling) of the designated customers. The peak power load can be met by power grid, while the peak heating (cooling) load requirement can be met by backup equipments. In order to solve the economic dispatch problem of the energy system, a restricted nonlinear optimization model has been developed. The production costs can be minimized via both the equality constraints of customer’s heat and power demands, and other inequality constrains of equipments’ capacities. The sequential quadratic programming method has been used to search the solution. The study indicates that the model can be used to optimize the system’s capacities and run strategy. An office building case has been computed, and it is indicated that the model can be served in design and optimization of SOFC-BCHP system.     

直接甲酸燃料电池阳极催化剂的研究进展

介绍了直接甲酸燃料电池（DFAFC）阳极电催化机理,以及Pt基、Pd基附载型和非附载型阳极催化剂的发展状况,分析了金属合金d-带能级移动和金属表面偏析对直接甲酸燃料电池催化活性的影响,对筛选阳极催化剂合金材料具有一定的指导作用.     

Pt/Nafion改性膜在直接甲醇燃料电池中的应用

为了降低由于甲醇渗透导致的电池性能损失,合成了具有阻醇作用的Pt纳米颗粒,并将其用于对Nafion膜的改性.实验结果表明:同原来的Nafion膜相比,Pt/Nafion改性膜具有更低的甲醇渗透率,在高温及高浓度甲醇的测试条件下,表现出更优异的电池性能.     

同步产电及废水处理AFB-MFC电极研究

为了考察电极因素对微生物燃料电池产电及废水处理性能的影响,设计了一种新型厌氧流化床微生物燃料电池(AFB-MFC).研究了不同阴极电极材料,阴极与阳极面积以及阴极底边与阴极室底部距离对AFB-MFC产电及废水处理性能的影响.所有实验在阴极室曝气量为16～24 L/h、回流量为10.7 L/h、进水流量为0.6 L/h、外电阻为250 Ω以及进水COD浓度为3000.98～3789.44 mg/L下进行.结果表明,在尺寸大小均为15.0 cm×3.5cm的碳纸、铜板、铝板、镀锌铁板及铁板中,使用碳纸作阴极电极时AFB-MFC产电性能最好;阴极底边与阴极室底部的最佳距离为17.3～20.3 cm;使用面积为308.8、232.0、160.0和76.8 cm2的碳纸作阳极电极及面积为241.5、210.0、175.0和105.0 cm2碳纸作阴极时,阳极及阴极最佳面积分别为160.0和210.0 cm2.AFB-MFC系统最佳运行条件下COD的去除率维持在约80.00%.放大型AFB-MFC系统有利于今后工程实际应用.     

基于SIMULINK／FIRE的PEMFC系统联合仿真

针对PEMFC三维动态数值仿真,结合SIMULINK和FIRE各自的功能,利用SIMULINK的S-函数及FIRE的USERFUNCTION开发了两者的接口,通过共享数据文件的方式实现了SIMULINK和FIRE之间的数据同步通讯,初步建立了PEMFC系统的空间三维动态联合仿真平台。并以单流道PEMFC三维数值模拟为例,在质量守恒的意义下用数值算例验证了联合仿真动态计算的有效性。