燃料电池

燃料电池是把燃料（合成气、天然气、石脑油等）直接转换成电能的装置。在燃料电池中，富含氢的气体或氢进入一个电极，氧或空气进入另一个电极，反应物在电极／电荷界面离析出来，变成电子和离子，在两个电极之间产生直流电。能源转换效率可达60％，污染物排放微不足道。目前已有3种采用不同电介质的燃料电池：磷酸、熔融碳酸盐、固体氧化物。商用磷酸燃料电池电厂已进行示范，都采用天然气或石脑油作燃料，燃料电池可用煤作燃料，煤先气化，生产合成气，净化后使用。     

从潍柴发布创纪录的燃料电池看未来发展布局

<正>2023年2月18日，潍柴在济南发布了大功率金属支撑商业化SOFC （固体氧化物燃料电池）产品。据了解，目前SOFC产品发电效率可达60%以上，热电联产效率可达85%以上。而本次潍柴发布的SOFC产品的热电联产效率高达92.55%，创下了大功率SOFC热电联产系统效率新纪录。     

基于固体氧化物燃料电池的沼气清洁高效利用技术研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFC)技术的不断发展和成熟为沼气的清洁高效利用提供了契机。沼气-SOFC的能量转化效率达60%以上,而且不需要进行复杂的脱硫脱碳预处理,为沼气高值化利用提供了新的途径。文章介绍了沼气-SOFC系统的基本原理和能量输出特性,综述了近十年来Ni-基,复合金属基和钙钛矿基阳极沼气-SOFC在重整催化、抗碳抗硫和发电性能方面的进展,为促进沼气-SOFC技术的产业化应用提供支撑。     

环形电极结构对喷雾形态与荷电效果的影响

为研究环形电极结构对静电雾化的影响,对不同环形电极结构下的静电场进行实验研究,得到其锥-射流模式下的喷雾锥角及液滴荷质比。根据实验工况对不同环形电极结构下静电雾化装置产生的空间电场进行数值模拟,得到其对空间电场分布的影响。结果表明,随着环形电极内径减小或厚度增大,环形电极周围的径向电场强度增大,而轴向场强并未有明显变化;喷雾锥角和荷质比随环形电极内径的减小或厚度的增大而增大。环形电极厚度及内径的改变使空间电场分布发生变化,从而影响喷雾形态及液滴荷电效果。本研究可为提高液滴荷电效果、合理设计静电喷雾装置提供技术参考。     

第四种电力——燃料电池

燃料电池是一种化学电池 ,但是 ,它工作时需要连续地向其供给活物质 (能起反应的物质 )——燃料和氧化剂 ,这又和其他普通化学电池不大一样。由于它是把燃料通过化学反应释放出的能量转变为电能输出 ,所以才被称为燃料电池。燃料电池是利用水电解的逆反应的一种“发电机”。它由正、负极和夹在正、负极之间的电解质板所组成。最初 ,电解质板是利用电解质渗入多孔的板而形成。现在正发展为直接使用固体的电解质。工作时 ,向负极供给燃料 (氢 ) ,向正极供给氧化剂 (空气 )。氢在负极分解成正离子氢 ( H+)和电子e-,氢离子进入电解液中 ,而电子…     

某液压缸筒含芯棒旋锻轴向残余应力研究

以某含芯棒旋锻液压缸筒为研究对象,对不同尺寸下旋锻过程中的轴向残余应力分布进行仿真,绘制产品沿径向方向的轴向残余应力,分析不同尺寸毛坯对轴向残余应力影响。研究发现,随着毛坯外径和毛坯厚度增加,其轴向残余应力无论是压应力还是拉应力都呈递增趋势,但并未对任一类尺寸表现出更敏感的变化趋势。进一步通过相同截面积毛坯仿真发现,轴向残余应力具有高度相似性,证明毛坯截面积为影响轴向残余应力分布的关键因素。     

生物质-燃料电池/燃气轮机发电系统特性研究

对生物质气化-固体氧化物燃料电池/燃气轮机发电系统的特性及不同运行参数对系统性能的影响进行了分析。生物质气化为以水蒸气为气化介质的基于UNIQUE概念的流化床气化、高温净化系统,建模中采用了化学动力学模型,并以萘作为焦油成分。基于所建立的系统模型,分析了生物质含水率和燃料利用率等参数对系统性能的影响。结果表明,与其他生物质应用技术相比该系统具有较高的能量转化效率,在200 kW规模,生物质含水率为20%时,电效率可以达到47%。生物质含水率增加会降低系统的输出功率,系统效率下降明显;SOFC燃料利用率提高时系统输出功率变化不明显,但系统效率会明显提高。     

日本用复合发电技术提高发电效率

日本电源开发公司将燃料电池、燃气轮机和蒸汽轮机 3种发电方式组合在一起进行发电 ,可将发电效率提高到 5 9%。目前它已制造出中试设备 ,并将从2 0 0 1年开始进行发电试验。据报道 ,这一新的发电方式叫作“煤炭气化燃料电池复合发电系统”。新系统首先把微细煤粉输入气化炉 ,使之在高温、高压下与氧发生反应 ,然后把产生的可燃气体 (主要成分是 H2 和 CO)经过除硫和除杂质后 ,注入固体电解质 ,进入燃料电池进行发电 ,把产生的高温、高压气体再经燃气轮机进行发电 ,接着将剩余的废气经余热锅炉产生蒸汽 ,推动汽轮机进行发电。由于应用了 3…     

新加坡成功研制碲电极 可提高电池能量储存

近日,新加坡科学技术与研究机构研究人员的研究表明,由碲制造的电极可以提高锂离子电池的能量存储和输出功率。碲电极具有更高的能量密度,与传统电极材料相比具有更好的充放电速度。据悉,传统锂离子电池的正极包含有铁、钴和锰的氧化物,且能量密度相对较低。原则上来讲,由于在正极中锂离子会和氧气发生反应,硫或硒可有效提高电容量。然而,实际上这些材料都不是合适的电极材料,     

金属构件中残余应力的产生和消除方法

文章对金属构件中残余应力的产生原因及影响进行了详细分析,提出了控制和消除残余应力的方法,明确了控制和消除残余应力的重要性。     

基于人工蜂群优化算法的SOFC耦合生物质综合能源系统 日前经济调度

综合能源系统在运行过程中会遇到多种类能源复杂转换，多类型设备互相耦合，多需求分配不均等一系列复杂的优化问题。在近些年以及未来我国实现“双碳”目标的过程中，生物质综合能源系统的优化调度是当前研究的热点问题。本文以最小化综合能源系统经济运行成本（包含了燃料、运行以及维护成本）为目标函数，以系统安全为约束，提出了基于人工蜂群算法的燃料电池（SOFC）耦合生物质冷热电三联供综合能源系统的运行调度方法，其中包含的设备有生物质锅炉以及对应的蒸汽轮机、沼气池、SOFC、储气罐等。运行调度结果表明，相较于传统的随机规划与动态规划算法的运行调度方法，本文所提出的改进型人工蜂群算法能够节省4.2%与3.1%的运行成本。     

燃料电池汽车动力总成故障诊断硬件在环系统开发

论述了基于J1939协议的燃料电池汽车动力总成故障诊断硬件在环系统的开发。该系统包括PC机上的燃料电池发动机、电机、镍氢电池、直流变换器等关键零部件数学模型，并通过CAN总线实现了模型与动力总成控制器的高速通讯。该硬件在环系统能模拟动力总成各零部件故障，以验证故障诊断策略的合理性和失效处理的有效性。仿真结果表明了该硬件在环故障诊断系统的实用性。     

激光喷丸强化IN718高温合金抗热腐蚀机理

为了研究激光喷丸对IN718高温合金抗热腐蚀性能的影响,首先对IN718高温合金进行高功率激光喷丸强化处理,随后将试样置于800 ℃环境中进行热腐蚀试验,分别对比了喷丸样和未喷丸样残余压应力、微观组织、热腐蚀动力学曲线、腐蚀层的表面形貌和截面形貌等热腐蚀特性,最后阐述了激光喷丸强化IN718高温合金抗热腐蚀的机理.结果表明,激光喷丸样表层产生残余压应力且晶粒细化,喷丸样热腐蚀速率明显低于未喷丸样,喷丸样的腐蚀裂纹和腐蚀坑洞减少.分析认为晶粒细化加快了试样表面保护性氧化膜形成速度,减小了氧化膜内热应力和生长应力,残余压应力提高表层氧化膜的黏附性.同时,晶粒细化以及高温下晶界δ相的析出阻碍了硫、氧等元素的侵入,减缓内硫化氧化速度,从而提高了IN718高温合金的抗热腐蚀性能.     

基于模态叠加法的静电微泵吸合现象

利用数值计算和模态叠加法建立了静电致动泵膜的降阶模型,使复杂的吸合过程求解简单化。通过与已有文献中的结果和三维有限元计算值的比较,表明降阶模型能减少求解时间并且具有很高的精度。利用降阶模型参数化研究了残余应力、泵膜厚度、泵膜半径、极板初始间隙对泵膜吸合电压和吸合位置的影响,得到了泵膜设计的准则,为静电微泵的优化设计提供理论基础。     

玉米全膜双垄沟残膜回收机优化设计与试验

针对现有玉米全膜双垄沟残膜回收机作业中存在起膜单体仿形能力差、易堵塞、根茬易被挑起及卸膜难等问题,对机具的起膜装置、卷膜装置及卷膜装置的传动方案进行优化设计。起膜装置由8个仿形起膜单体、滑块、导轨及调压弹簧组成,起膜单体能够随地形上下仿形,解决了根茬被挑起、堵塞及冲击振动问题。卷膜装置由主从动锥型卷膜辊、辅助卷膜齿和联动卸膜转臂组成。其中,卷膜辊应用了摩擦传动恒线速度机理,保证卷膜松紧程度均匀;辅助卷膜齿采用快速插接机构插接在主从动锥型动卷膜辊上,实现残膜高效缠绕;主从动卷膜辊设计为锥型结构,便于脱膜;联动卸膜转臂能够保证主从动锥型卷膜辊近似直线分开,使卸膜较为便捷。通过分析偏心伸缩弹齿的运动,确定了弹齿周向分布4个。以残膜回收率、缠膜率和含杂率为评价指标,采用正交试验得出样机最优工作参数为:前进速度3 km/h、偏心伸缩弹齿挑膜滚筒转速60 r/min、卷膜辊转速90 r/min。以最优工作参数进行了田间试验验证,结果表明,作业机残膜回收率为89.46%,缠膜率为1.93%,含杂率为25.53%,满足全膜双垄沟残膜回收技术要求。     

太阳能充电器的设计

设计了基于单片机的太阳能充电电路，通过脉宽调制对手机电池充电进行智能控制．从而提高太阳能电池输出功率及手机电池的使用效率，达到延长电池使用寿命的目的。     

某加热炉炉管的数值计算与寿命预测

以某加氢加热炉对流室炉管为研究对象,使用ANSYS Workbench软件的热流固耦合分析功能对管内渣油工质的流场、炉管的温度场以及应力场进行分析,观察流体的出口温度是否达到设计要求,找出炉管最大应力位置,之后将模拟应力结果与理论计算应力值进行比较。最后,根据拉森-米勒蠕变寿命评价方程对该加热炉管的寿命进行预测。结果表明,炉管弯头在渣油冲刷和高温蠕变的作用下应力值最大,最容易导致管子失效。渣油出口温度符合设计要求,炉管在考虑蠕变的作用下可以服役5.0×10⁶ h。     

电池位置纵向可调的电动拖拉机设计与试验

针对传统燃油拖拉机作业不可再生资源消耗大、环境污染严重以及人工调节配重费时费力等问题,基于世超1YZS150型燃油拖拉机底盘设计了一种电池位置纵向可调的电动拖拉机.电动拖拉机主要由电池、驱动电机、电机控制器、速度仪表、急停开关、BMS仪表、V型皮带、加速踏板、换挡杆、底盘、电池位置纵向调节机构及充电/DC-DC一体机等...     

ISAD混合动力汽车蓄电池SOC估算方法的研究

蓄电池荷电状态SOC(State of Charge)是电池使用过程中的重要参数。为了能够精确地预测蓄电池剩余电量,本文在对3种SOC基本估算方法分析和比较的基础上,采用了一种新的以蓄电池端电压和内阻为参数进行估计的方法,并按此种方法进行了蓄电池放电试验。试验结果表明这种算法在SOC小于0.45时计算精确,能用来预测混合动力汽车蓄电池剩余电量。     

国槐、海棠和向日葵农林废弃物热压成型工艺优化

为找出国槐、海棠和向日葵农林废弃物热压成型固体燃料最优成型工艺参数，为生物质固体燃料生产提供理论依据，通过单因素试验设计，研究了颗粒度、含水率、压力和温度对国槐、海棠和向日葵热压成型固体燃料密度的影响。同时利用Taguchi法分析了国槐、海棠和向日葵固体燃料的最优成型条件及各因素对燃料密度影响的主次顺序。研究结果表明，国槐、海棠固体燃料成型的最优条件均为颗粒度0.63～1.25 mm，含水率5%，温度130 ℃，压力100 MPa；向日葵固体燃料成型最优条件为颗粒度0.16～0.63 mm，含水率6%，温度140 ℃，压力120 MPa。在最优条件下，国槐、海棠和向日葵固体燃料的密度分别为1.153、1.111和1.108 g/cm3。颗粒度、含水率、温度和压力对3种物料固体燃料密度均有显著效果，含水率对国槐、海棠和向日葵固体成型密度的贡献率分别为69.06%、69.15%和53.72%，远高于其他因素的贡献率；压力（18.42%、11.99%和33.27%）次之；国槐、向日葵温度（7.54%、9.47%）较颗粒度（0.67%、2.01%）贡献率高，海棠温度（2.67%）较颗粒度（12.13%）贡献率低。因此，含水率是国槐、海棠和向日葵农林废弃物固体燃料成型的主要影响因素，实际生物质燃料生产中，必须注意含水率的控制。