中低温固体氧化物燃料电池电解质材料研究进展

 固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种全固态的电化学能量转换装置,它的能量转换效率高达70%,且其尾气中的有毒成分含量极低,是未来化石燃料发电技术的理想选择之一。SOFC 具有较宽的工作温度范围,通常在450~1000℃。高温下（800~1000℃）尽管SOFC 在燃料选择方面具有更高的灵活性,但是材料性能衰减的加快、运营成本的提高,以及系统的开关速度变慢等一系列缺点也愈加明显。因而,SOFC 主要朝着低温化的趋势发展。降低SOFC 工作温度最有效的方法是提高固体电解质的电导率,以尽量减少电池的欧姆阻抗。本文综述了萤石型、钙钛矿型和复合型3 类固体电解质材料国内外的研究进展,同时展望了未来中低温SOFC 电解质材料的研究方向。钙钛矿型电解质材料在中低温下具有较高的纯离子电导率,且具备丰富的改性空间,有望成为将来中低温SOFC 电解质材料的首选。     

板式固体氧化物燃料电池的热应力分析

为了深入掌握固体氧化物燃料电池(SOFC)的结构性能,进而提高其可靠性,在对SOFC的内部流动和电化学特性进行数值模拟,对顺流和逆流两种流动情况下板式SOFC内温度分布、电势特征和电流密度特征进行分析的基础上,将数值计算得到的温度场作为载荷施加到SOFC的热应力模型中,建立了数值模拟SOFC的有限元热应力模型,对SOFC关键结构中的三合一电极板中的热应力分布特征进行了分析研究.研究结果表明:相对于顺流形式,逆流形式燃料入口附近的温度梯度要大得多;材料间热膨胀系数的不匹配导致了热应力的产生;热应力的大小与温度分布和温度梯度密切相关.由于过大的热应力可能会导致SOFC结构开裂甚至破坏,该研究工作为SOFC单电池和电池堆的设计优化提供了重要的理论依据.     

固体氧化物燃料电池新型阳极燃料的研究进展

为了解决传统的氢气、一氧化碳等工业制气作为固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell, SOFC)阳极燃料时,其在制备、存储、使用安全性等方面的问题,探究新型阳极燃料的研究及应用,以期在保证电池性能的同时实现SOFC的低碳甚至零碳排放.对当前有关SOFC新型阳极燃料的研究现状进行了调研总结,概述了SOFC的基本原理,阐明了国内外能源结构的影响.调研了低碳/零碳燃料在SOFC研究中的应用情况,包括甲烷等低碳烷烃、氨、生物质燃料、含碳类固体燃料等.在此基础上对阳极低碳/零碳燃料下SOFC联合动力系统的研究进行了概括总结,并指出了SOFC的发展方向.     

溶液性质对岩矿超电势的影响及地质意义

黄铜矿标本超电势的实验结果表明：在一定的电流密度下，溶液中氧化剂、还原剂含量愈少，超电势则愈大，在自来水、蒸馏水等介质中超电势达到极大值．作者根据反应活化能等理论对该现象作了解释．在野外地质条件下，石墨矿形成了强大的激电异常，而有些小而富的金属硫化矿未观测到明显的激电异常，这可以用围岩溶液性质的差异得到圆满解释     

镍基催化剂甲烷水重整反应速率的一个近似普适模型

甲烷水重整(methane steam reforming,MSR)反应速率是影响以甲烷为燃料的固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)性能的一个重要因素.SOFC中最常用的MSR催化剂是镍(Ni).根据不同实验而提出的Ni催化MSR反应速率表达式差异很大,且实验都是在较高水碳比条件下开展,不能满足使用低水甲烷燃料的SOFC研究需要.系统总结了已知主要速率模型,归纳了其共性与差异性特征,并基于最近发现的低水甲烷MSR反应速率结果,提出了一个适宜任意水汽含量的统一的MSR速率半经验表达式.该模型可以解释不同实验得出不同水反应级数的貌似矛盾的结果,并可合理地拟合不同条件如不同水汽组分和不同工作温度下获得的实验数据.     

关于电势零点选取的讨论

在静电学中,计算电势时要选取电势零点作为参考点。对在电势零点的选取时存在的一些问题进行了讨论。     

谈《生物电势差》

本文简要介绍了存在于生物界中膜电势、动作电势、损伤电势等生物电势差,对其产生膜电势的物理过程作了一些探讨。     

静电场电势零点的选择

通过对几个特例电势零点的讨论，澄清了电势零点选择的误区，给出电势零点选择的限制条件，并指出了理想模型的使用范围。     

关于生物高分子元素活性中心分布规律的第四统计力学理论标度的研究(Ⅳ)——生物高分子活性中心的阴阳性与氧化电位的关系

各种生物体包括中药在内都有各自不同的元素分布 ,而且它们各自氧化电势也不同 ,通常氧化电势越高 ,离子所呈现的阳性越强 ;反之氧化电势越小 ,小到负值时离子的阴性越强。作者从大量中药元素的分析数据中发现 ,传统中药学里所说的药的阴阳性 ,在很大程度上与第四长周期里的元素的氧化电势分布有密切关系。在阳性药中 ,氧化电势高的元素占优势 ,而在阴性药中氧化电势低的元素占优势 ,可以用氧化电势来衡量中药阴阳性和药味。首次提出了从人体内元素含量比值的变化来衡量人体阴阳是否平衡的观点。     

电势计算中零电势的选取问题

零电势的选取具有任意性,又是有限制的,其选取影响电势的计算。     

操作参数耦合对质子交换膜燃料电池性能影响的模拟研究

质子交换膜燃料电池(PEMFC)不受卡诺循环限制,能量转换效率高,被认为是最有潜力的绿色能源转换装置之一。为了最大程度地发挥燃料电池运行时的潜能,对操作参数控制的优化和研究变得至关重要。使用ANSYS/FLUENT建立了一个采用多平行蛇形流道的三维质子交换膜单体模型,开展不同操作压力(101.325、202.65、303.975 kPa)、进口温度(300、330 K)和散热率[5、40、60 W/(m~2·K)]下的性能变化模拟计算,分析不同操作参数及各参数耦合对燃料电池性能的影响。研究结果表明:各操作参数对燃料电池电流密度和温度的变化和分布情况均有显著影响;燃料电池性能在一定程度上随着散热率、操作压力及其进口温度的增加而升高,随工作电压的增加而下降;当工作电压为0.9 V时,电压对燃料电池性能的影响占据支配地位;当电压为0.5 V、散热率为60 W/(m~2·K)、操作压力为303.975 kPa时,电流密度最大,达到0.81 A/m~2。     

电器安全漏电流测试的研究

介绍一种电器安全检验在热态耐压测试中漏电流及其波形检测的实现.系统采用浮动电位的隔离和磁气耦合技术实现高压电路中电流的检测,设计适当的硬件电路处理被测信号以适合计算机数据采集和Windows编程接口,并达到漏电流峰值检测和波形显示的要求.此方法在实际应用中达到了较好的效果.     

纯电动车用18650电池的一致性研究

通过对国内外五款纯电动车用18650电池进行电化学性能测试、变异系数分析和相关性分析,评估电池在初始阶段和老化过程中的一致性,并系统分析电流、温度及电压范围对电池一致性的影响.结果表明:为了提高纯电动车用18650电池全寿命周期内的一致性,必须控制充电倍率小于0.3C,放电倍率小于0.5C,使用温度高于0℃.此外,优化电池筛选工艺也是改善电池一致性的一个重要方法.初始筛选时加入能够表征寿命因素的特征参数k值,即静置时开路电压的下降速率,是非常有效的.     

基于MATLAB/Simulink的氢燃料电池系统建模与仿真

车用氢燃料电池在实际应用中易受外界环境和工况变化的影响,存在电压输出不稳定、大滞后性以及燃料安全性等问题,严重阻碍了燃料电池的商业化应用推广.建立更为准确的燃料电池系统模型能够更有效地进行仿真与优化.采用机理建模和辨识建模相结合的方式建立了氢燃料电池系统模型,依据电堆的实际情况建立了输出电压、输出功率的半经验模型;根据燃料电池系统的工作原理,建立了燃料电池空气供给系统和氢气供给系统的机理模型,并在MATLAB/Simulink环境下进行了仿真分析.结果表明:该模型能有效反映电堆运行的工作压力、电堆温度、阴阳极工作压力差以及氧气过量比等关键参数的静、动态变化,进而绘制不同工况下的输出电压、输出功率随负载电流的关系曲线图,从得到的关系曲线图中,得出不同参数的变化对燃料电池运行的影响结果.     

汽轮机凝汽器最佳真空的影响因素及确定方法

凝汽器真空是汽轮机运行中的重要参数,其数值的大小对汽轮机的运行安全经济性及调节性能都有很大的影响。虽然提高凝汽器的真空可以使汽轮机的理想焓降增大,电功率增加,但无论从设计角度还是从运行角度来看,都不是真空越高越好。影响凝汽器真空的原因是多方面的,在换热面积一定的情况下,主要有:汽轮机排汽量、循环水流量、循环水入口温度。同时,凝汽器脏污程度、汽轮机排汽阻力、锅炉补充水、抽气器(或真空泵)耗功率、凝结水溶氧量、循环水最低流速、循环水的费用、凝结水过冷度等因素对于凝汽器最佳真空确定的影响也不容忽视。     

电动车辆用Ni-MH电池工作原理及其应用特性研究

以 Ni- MH电池在电动车辆中的应用为目的 ,阐述 Ni- MH电池的基本结构、工作原理和应用特性 ,给出了电动车辆用大功率 Ni- MH电池的充放电特性曲线及其充放电电压、电流、电池温度等对其容量的影响结果。     

陡脉冲肿瘤治疗仪的研制及应用

在一定电场强度陡脉冲的作用下，细胞膜会形成大量微孔，其数量和孔径会随电场强度的增加而激增，从而引起膜组织断裂，导致细胞死亡，这种现象被称为不可逆性电击穿，为了研究陡脉冲对肿瘤细胞的不可逆性电击穿，应用现代电力电子技术和高电压新技术，研制出了一套脉冲峰值、脉冲宽度、脉冲重复频率和脉冲陡度独立可调的能量可控陡脉冲肿瘤治疗仪。分析了该治疗仪各部分电路的工作原理，在实验室调试成功的基础上，应用该仪器对人卵巢腺癌SKOV3细胞进行了细胞实验，调试时的示波器实测波形和细胞实验的电镜结果表明，该治疗仪性能稳定，能够方便地调节输出脉冲的能量，能有效地杀伤肿瘤细胞。     

伊贝母细胞悬浮培养的研究

研究了伊贝母细胞悬浮培养过程中接种量、培养方式和激素浓度对细胞生长的影响；测得细胞生长周期为１９～２４ｄ；分析了培养液的ｐＨ、蔗糖浓度、电导率和Ｄｏ变化的原因。鉴定了悬浮培养细胞中含有生物碱，其总生物碱和西贝素含量均高于栽培鳞茎。     

一种新型热电热泵暖风机的性能研究

提出了一种利用热电热泵制热且可回收余热的浴室用热电热泵暖风机,在热力学基础上,建立了热电热泵暖风机的数学模型,并对暖风机在不同室内温度下的制热性能进行了模拟,分析了工作电压和冷热端热管散热器热阻对暖风机制热性能的影响.模拟结果表明:该暖风机的最佳工作电压为5V;冷热端散热器热阻越小,暖风机制热性能越好;通过回收浴室排风余热,有效减小了热电芯片的冷热端温差,提高了暖风机制热性能;暖风机制热系数最高可达2.9,相比电热转换效率为0.9的传统浴室用电热取暖器,节能效果明显.     

高压交直流输电比较研究

比较了高压交流输电和高压直流输电的差异,认为,输送同样的电能,高压直流输电损耗少的原因在于载流子在晶格势场中的能态低;由于载流子受到感应电场的作用,高压交流输电载流子在晶格势场中的能态将高于高压直流输电载流子的能态。不论高压交流输电还是高压直流输电都存在着趋肤效应,直流趋肤效应起源于载流子受到的霍尔电场力;交流趋肤效应起源于载流子除了受到霍尔电场力外,还受到了交变电场力的作用.