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熔融碳酸盐燃料电池堆开发及其性能试验研究

洁净煤技术 2023年

作者：张瑞云韩敏芳卢成壮杨冠军黄华王菊王金意中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司清华大学能源与动力工程系

针对大面积熔融碳酸盐燃料电池及其大功率电堆本体开发过程中关键材料的制备以及匹配特性难题，开发了大面积熔融碳酸盐燃料电池隔膜和电极的制备方法，提出了10kW级熔融碳酸盐燃料电池堆的组装与测试运行方法。组装并运行了120节、每... 详细信息

针对大面积熔融碳酸盐燃料电池及其大功率电堆本体开发过程中关键材料的制备以及匹配特性难题，开发了大面积熔融碳酸盐燃料电池隔膜和电极的制备方法，提出了10kW级熔融碳酸盐燃料电池堆的组装与测试运行方法。组装并运行了120节、每节电池有效面积为0.2m2的10kW级MCFC电堆，恒电压放电测试中，最大输出功率达到16.51kW，电流密度大于95mA/cm2。通过多次的试验研究与分析，获得了一种有效的在线评价MCFC电解质隔膜焙烧效果的方法，使得熔融碳酸盐燃料电池本体中隔膜、电极以及熔盐电解质三者形成良好的匹配，对提高MCFC电池堆组装成功率与长周期的运行寿命具有重要的指导意义。电池堆本体开发及性能测试方法，将为后续更大功率的熔融碳酸盐燃料电池发电系统的开发提供有效的理论与实验指导，对推动MCFC的商业化示范推广等具有重要的意义。

关键词：熔融碳酸盐燃料电池隔膜电极电池堆性能测试

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小型熔融碳酸盐燃料电池及电池堆的性能

电源技术 2002年第1期26卷 20-23页

作者：李飞陈刚刘预王春明胡克鳌上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室上海200030

以辊轧工艺制备的多孔金属镍板作阳极 ,多孔氧化镍板作阴极 ,以流延法制备的LiAlO2 陶瓷膜为电解质板 ,以(Li0 .62 K0 .3 8) 2 CO3 为电解质 ,组装了电极面积为 12 0和 3 12cm2 的单电池 ,考察了单电池在升温过程中开路电压和内阻的变... 详细信息

以辊轧工艺制备的多孔金属镍板作阳极 ,多孔氧化镍板作阴极 ,以流延法制备的LiAlO2 陶瓷膜为电解质板 ,以(Li0 .62 K0 .3 8) 2 CO3 为电解质 ,组装了电极面积为 12 0和 3 12cm2 的单电池 ,考察了单电池在升温过程中开路电压和内阻的变化情况 ,以及不同的工作条件对电池和输出功率的影响。在单电池发电成功的基础上 ,分别组装了由 3片和 8片单电池构成的电极面积为 3 2 8.8cm2 的小型熔融碳酸盐燃料电池堆 ,并测定了电池堆的电压和输出功率。试验表明 ,随着工作温度的提高 ,单电池和电池堆的开路电压和输出功率均显著提高 ,并且 ,经过若干天的连续发电 ,其电压和输出功率基本不变 ,说明自制的LiAlO2 电解质板具有良好的热机械强度 ,而电极材料也保持了良好的电催化性能。试验还表明 ,在相同的工作条件下 ,由 3片和 8片相同的单电池组成的电池堆的电压和输出功率分别为单片电池的 3倍和 8倍 ,这表明使用该结构的单电池有望串联成输出功率更高的较大型的电池堆 ,以满足熔融碳酸盐燃料电池的基础研究之用。

关键词：熔融碳酸盐燃料电池电极电解质板电池性能电池堆小型

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电池舱直流均衡分析及改进建议

电气技术与经济 2024年第3期 327-328,332页

作者：唐君熊杰谭志强华自科技股份有限公司

针对储能项目现场普遍存在的直流不均衡现象,本文通过对磷酸铁锂电池构成的典型直流系统进行分析,提出了一些改进建议并在现场进行了验证,有效地改善了直流系统均衡性。

关键词：电池舱电池堆电池簇直流系统均衡激化电阻

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固体氧化物燃料电池平板式电池堆的研究进展

科学通报 2014年第15期59卷 1405-1416页

作者：宋世栋韩敏芳孙再洪中国矿业大学化学与环境工程学院、煤气化燃料电池联合研究中心北京100083 苏州华清京昆新能源科技有限公司昆山215313

燃料电池可以直接将燃料的化学能转化为电能,其发电效率高、污染物排放少,是一种高效、洁净的发电装置.固体氧化物燃料电池(SOFC)的燃料适用性强、稳定性好,被认为是现阶段最有应用前景的绿色发电系统.本文介绍了SOFC的平板式单电池及... 详细信息

燃料电池可以直接将燃料的化学能转化为电能,其发电效率高、污染物排放少,是一种高效、洁净的发电装置.固体氧化物燃料电池(SOFC)的燃料适用性强、稳定性好,被认为是现阶段最有应用前景的绿色发电系统.本文介绍了SOFC的平板式单电池及电池堆的最新研究进展,以及国际上代表性研发单位的技术现状,并提出了在平板式SOFC商业化进程中亟待解决的问题.

关键词：固体氧化物燃料电池电池堆发电系统平板式碳氢燃料

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百瓦级新型金属双极板PEM燃料电池堆研制

电源技术 2006年第2期30卷 117-120,140页

作者：王东张伟刘向夏保佳李国欣上海空间电源研究所上海200233 中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海200050

研制了采用冲压成型薄型金属双极板的百瓦级质子交换膜(PEM)燃料电池堆。对电池堆进行了不同操作条件下的性能测试研究。实验结果表明,所采用金属双极板材料能够在质子交换膜燃料电池工作环境下长时间稳定运行。

关键词：质子交换膜燃料电池电池堆金属双极板

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固体氧化物燃料电池关键材料及电池堆技术

化学进展 2011年第2期23卷 463-469页

作者：陈建颖曾凡蓉王绍荣陈玮郑学斌中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050

本文综述了固体氧化物燃料电池的关键材料——电解质、阴极以及阳极材料,总结了目前的研究现状以及今后的发展趋势,阐明了各种材料的作用与意义。按照不同类别比较了各关键材料的优缺点,以及改进各种关键材料的方法与途径,为提高电池各... 详细信息

本文综述了固体氧化物燃料电池的关键材料——电解质、阴极以及阳极材料,总结了目前的研究现状以及今后的发展趋势,阐明了各种材料的作用与意义。按照不同类别比较了各关键材料的优缺点,以及改进各种关键材料的方法与途径,为提高电池各个组件的性能,从而提高固体氧化物燃料电池的整体性能,即电池堆的性能提供参考。另外,本文对中科院上海硅酸盐研究所在电池堆方面的研究也进行了相应的总结与阐述:经过系列研究,目前已成功解决了平板堆高温密封难题,实现了电池堆的冷热循环;在双极连接板方面,不仅对气道和密封结构进行了成功的设计,而且攻克了等离子喷涂法制备合金抗高温氧化涂层的技术关键。自主设计开发了1 000W级和5 000W级的SOFC电池堆测试平台,运行的电堆中最大功率超过800W,最长运行时间超过1 400h,衰减率小于3%/1 000h。

关键词：固体氧化物燃料电池阳极阴极电解质电池堆

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直接甲醇燃料电池堆结构及活化的研究进展

电源技术 2011年第4期35卷 458-460,475页

作者：王松清陈胜洲叶飞林维明广州大学化学化工学院广东广州510006 广东工业大学广东广州510006

直接甲醇燃料电池(DMFC)具有高比能量和更换燃料方便等优点,被认为是最有希望应用于便携电子产品(如笔记本电脑、手机、数码相机)的移动电源之一。介绍了直接甲醇燃料电池的工作原理以及活化方法,重点综述了直接甲醇燃料电池堆结构的进... 详细信息

直接甲醇燃料电池(DMFC)具有高比能量和更换燃料方便等优点,被认为是最有希望应用于便携电子产品(如笔记本电脑、手机、数码相机)的移动电源之一。介绍了直接甲醇燃料电池的工作原理以及活化方法,重点综述了直接甲醇燃料电池堆结构的进展,展望了未来直接甲醇燃料电池堆的研究方向。

关键词：直接甲醇燃料电池电池堆活化结构

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管式固体氧化物燃料电池堆的研究进展

科学通报 2013年第21期58卷 2035-2045页

作者：宋世栋韩敏芳孙再洪中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院煤气化燃料电池联合研究中心北京100083 苏州华清京昆新能源科技有限公司昆山215313

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种高效、洁净的发电装置,其发电效率高、应用范围广,尤其适合作为分布式发电和热电联供系统,被认为是现阶段最有应用前景的绿色发电装置.管式结构电池堆是燃料电池中SOFC所特有的电池堆结构,虽然管式结构... 详细信息

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种高效、洁净的发电装置,其发电效率高、应用范围广,尤其适合作为分布式发电和热电联供系统,被认为是现阶段最有应用前景的绿色发电装置.管式结构电池堆是燃料电池中SOFC所特有的电池堆结构,虽然管式结构电池仍存在电流路径长、内电阻大、功率密度低、制造难度大以及成本高等问题,但其密封容易,具有现今燃料电池中最好的长期稳定性.因此,管式结构电池一直是燃料电池研究中的前沿和热点方向.本文介绍了近年来国内外管式固体氧化物燃料电池堆的研究进展,以及国际上具代表性研发单位的最新技术现状,并提出了管式SOFC在商业化进程中亟待解决的问题.

关键词：固体氧化物燃料电池电池堆发电系统管式结构碳氢燃料

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高浓度供给微型直接甲醇燃料电池堆的设计

高浓度供给微型直接甲醇燃料电池堆的设计

作者：郭超哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

微型直接甲醇燃料电池具有相当高的燃料能量密度,结构简单和放电时间长等特点,正式由于这些优势,μDMFC成为当今世界燃料电池研究的首选,也成为新能源时代最具竞争力的电源系统之一。甲醇的能量密度为4800Wh·L-1,所以单位体积的甲醇溶... 详细信息

微型直接甲醇燃料电池具有相当高的燃料能量密度,结构简单和放电时间长等特点,正式由于这些优势,μDMFC成为当今世界燃料电池研究的首选,也成为新能源时代最具竞争力的电源系统之一。甲醇的能量密度为4800Wh·L-1,所以单位体积的甲醇溶液理论上可以供给用电器运行很长时间,但是由于过高浓度的甲醇溶液会产生很强的渗透作用,导致电池的性能下降,所以现在很多电池都只能使用较低浓度的甲醇溶液工作。这样一方面无法充分体现出甲醇燃料的优势,同时又会对燃料的使用产生很大的浪费。因此,对直接甲醇燃料电池进行高浓度供液的研究是十分必要的,而且对于推动燃料电池商业化发展具有重要的意义。本文首先利用理论模型对高浓度供液直接甲醇燃料电池的传质进行研究,并在理论模型的指导下,对高浓度供液结构中添加的阳极传质阻挡层材料进行选择和处理。然后对高浓度供液直接甲醇燃料电池单体和电池堆结构进行设计和加工,并最终封装完成实物进行性能测试,结果表明:选择不锈钢烧结毡作为阳极传质阻挡层材料可以对高浓度甲醇给予很好的传质阻力,同时不会破坏电子在整个结构中的传导效率。在对不锈钢烧结毡进行一定的预处理之后,将其组装到电池单体当中进行测试。结果显示,在使用7mol甲醇溶液供液时,获得最佳的输出性能,该浓度是普通结构电池使用浓度的2.33倍。然后,将不锈钢烧结毡应用与电池堆进行测试,电池堆输出最佳性能所使用的甲醇溶液浓度为8mol,这主要是由于电池堆工作时相比于电池单体内部温度较高,是催化剂活性增强,氧化还原反应更加剧烈,所以使用的甲醇溶液浓度略有提高。此外,我们还对高浓度供液直接甲醇燃料电池堆进行了动态性能测试以及长时间放电测试,测试结果表明,新结构的电池堆动态性能和输出稳定性良好,能量密度得到很大的提高,达到了理想的实验目的。

关键词： μDMFC 高浓度传质阻挡层电池堆