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高可靠性电池管理系统设计及IAP在线升级

电源技术 2024年第4期48卷 693-700页

作者：孙成虎张艳荣李涛杨烨梅军西南交通大学机械工程学院四川成都610031 中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621900 中物院成都科学技术发展中心四川成都610200

针对大功率储能系统需求,开发了一款由AVP32F335为核心处理芯片,MT9804为电池管理芯片的高可靠性电池管理系统,并基于此开发出上位机监控平台。系统与各设备采用独立的CAN总线进行信息交互,实现了多达120串单体电池包的电压和温度监测,... 详细信息

针对大功率储能系统需求,开发了一款由AVP32F335为核心处理芯片,MT9804为电池管理芯片的高可靠性电池管理系统,并基于此开发出上位机监控平台。系统与各设备采用独立的CAN总线进行信息交互,实现了多达120串单体电池包的电压和温度监测,可扩展性强。对系统各模块进行了可靠性设计:针对大电流、高电压以及强电磁干扰等恶劣环境,设置电气隔离,增加外围保护电路;对于系统各模块供电,设计了二次电源监控电路,实时跟踪其运行状态。对于BMS装盖密封不便于现场开箱下载更新程序,设计了基于CAN总线的IAP在线升级方法,并具有防升级失败功能,避免了由于突然掉电等因素导致系统无法重新运行的情况。结果表明,经过一系列冲击测试后,系统仍能稳定运行。系统实现了信息采集、故障报警与分析、数据存储与读取以及在线升级等功能,达到了预期的设计要求。

关键词：电池管理系统 AVP32F335 CAN通信 IAP在线升级

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轴流涡轮长叶片级变工况特性研究综述

机械工程学报 2024年第8期60卷 271-290页

作者：黄功瑞朱阳历熊军王星李文陈海生中国科学院工程热物理研究所北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049 江苏大学能源与动力工程学院镇江212013 国家能源大规模物理储能技术(毕节)研发中心毕节551712 中国科学院南京未来能源系统研究院南京211135

为满足高效、高负荷、高可靠性大流量轴流涡轮的应用需求,涡轮叶片的长度和展弦比设计日益增大。相较于较短的叶片,长叶片沿径向的叶型以及气流参数分布的变化幅度更大,因此其设计要求更高。受涡轮负荷需求、环境条件等因素变化的影响,... 详细信息

为满足高效、高负荷、高可靠性大流量轴流涡轮的应用需求,涡轮叶片的长度和展弦比设计日益增大。相较于较短的叶片,长叶片沿径向的叶型以及气流参数分布的变化幅度更大,因此其设计要求更高。受涡轮负荷需求、环境条件等因素变化的影响,长叶片往往变工况运行,其级内三维流场结构复杂,各项性能恶化,容易导致叶片的安全性及使用寿命下降。为方便学者后续进一步研究长叶片级在变工况运行时的气动、传热与结构强度特点,探索拓宽长叶片级高效、稳定运行范围的方法,梳理了该领域近年来的研究成果。首先介绍长叶片的气动与结构设计特点,再分析与总结变工况时长叶片级的气动特性、传热与强度特性,并简述排气装置对末级长叶片内部流场的影响,最后分析目前仍存在的不足,展望轴流涡轮长叶片级在控制变工况不利影响方面与优化设计方面的未来发展趋势。

关键词：轴流涡轮长叶片级变工况

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基于里德堡原子的无线电技术研究进展

强激光与粒子束 2024年第7期36卷 127-145页

作者：贺青李栋谷立罗思源贺寓东李彪王强中国工程物理研究院电子工程研究所四川绵阳621900 中国工程物理研究院微系统与太赫兹研究中心成都610200

近年来,量子信息技术飞速发展,其中基于里德堡原子的电磁传感器吸引了人们的极大兴趣。里德堡原子是一种处于高能态的原子,因其拥有对外场响应灵敏、具备自校准并直接追溯到国际单位制的测量能力、不受传统天线尺寸效应的影响等特点,十... 详细信息

近年来,量子信息技术飞速发展,其中基于里德堡原子的电磁传感器吸引了人们的极大兴趣。里德堡原子是一种处于高能态的原子,因其拥有对外场响应灵敏、具备自校准并直接追溯到国际单位制的测量能力、不受传统天线尺寸效应的影响等特点,十分适合于无线电传感与探测。自2012年Shaffer等突破性地利用里德堡原子的电磁诱导透明效应测量微波电场强度的灵敏度及不确定度均远高于传统微波测量结果之后,近十年来,以里德堡原子超外差测量等新理论和新技术为代表的研究已经实现了对电磁波的频率、极化、相位、强度等多参数的测量,相关工程化的技术也蓬勃发展,有望对传统的无线电技术产生颠覆性的影响。对基于里德堡原子的无线电技术近十年来的研究进展进行综述,从探测原理出发,梳理本领域的发展脉络,并对其未来发展趋势进行展望。

关键词：里德堡原子电磁诱导透明无线电技术原子传感器

以金属有机骨架为源制备单原子电催化剂用于能量转换的最新进展

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第4期59卷 38-81页

作者：宋宁江吉周洪士欢王赟李春梅董红军江苏大学化学化工学院绿色化学与化工技术研究院江苏镇江212013 武汉工程大学环境生态与生物工程学院化学与环境工程学院绿色化学工程过程教育部重点实验室磷资源开发利用教育部工程研究中心新型催化材料湖北省工程研究中心湖北武汉430205

化石燃料的过度使用导致了严重的环境问题,因此,迫切需要人们对能源生产和储存方式进行变革.电催化在清洁能源转换中发挥着重要的作用,是推动可持续能源生产技术不断发展的重要驱动力.单原子催化剂(SACs)因具有独特的物理和化学性质而... 详细信息

化石燃料的过度使用导致了严重的环境问题,因此,迫切需要人们对能源生产和储存方式进行变革.电催化在清洁能源转换中发挥着重要的作用,是推动可持续能源生产技术不断发展的重要驱动力.单原子催化剂(SACs)因具有独特的物理和化学性质而表现较高的电催化活性,因而成为研究热点.通过调控金属单原子的配位环境,可以有效调节SACs的几何和电子结构,进而优化电催化效率.金属有机骨架(MOFs)具有孔结构丰富、表面积大和配体可调节等结构特性,因此在制备SACs方面表现出巨大潜力.本文旨在总结以MOFs为前驱体制备SACs的最新进展,深入探讨单原子空间分布、配位结构和电子结构等局部配位环境对电催化活性的影响.此外,对密度泛函理论在研究SACs电催化反应中的应用进行了讨论和分析.本文系统地介绍了以MOFs为前驱体制备SACs的合成策略、表征方法、电催化应用和反应机理的研究进展,并对其未来的发展进行了展望.首先,概述了以MOFs为原料制备SACs的多种策略,分析了各自的优缺点及改进方向.然后,介绍了SACs的结构表征及电催化反应机理的原位表征技术,剖析了现有技术面临的挑战.再后,重点介绍了一些经典的制备SACs案例,对以MOFs为源制备的SACs在电催化析氢反应、析氧反应、氧还原反应、CO_(2)还原反应及氮还原消除等的应用进行了系统总结,并简要回顾了其在光催化、热催化、酶催化方向的应用.最后,探讨了SACs面临的挑战及解决方案:(1)目前采用的以MOFs为源制备SACs方法存在能耗高、污染环境等问题,应开发出环保可持续的合成方法以降低生产成本,并将其对环境的影响降到最低.(2)应利用原子水平控制技术制备双原子或三原子多功能电催化剂,并根据SACs的应用场景调整其配位结构,以优化性能.(3)需研发更先进的测试仪器,解决测试结果区域化、效率低、测试与实际结果存在偏差以及测试成本较高等问题.(4)基于SACs的结构特性,结合先进的测试仪器与理论计算,深入探究反应机理,为新一代电催化剂的设计提供指导.(5)随着信息技术的多维、多样和复杂化发展,可以借助机器学习,设计和开发新型SACs,推动电催化领域的持续创新.综上,本文系统地介绍了以MOFs为材料制备SACs的优势、设计原理、表征手段,并对SACs在电催化应用方面的研究进展与面临的挑战进行了总结,希望能为SACs相关方面的研究提供有价值的参考和借鉴.

关键词：电催化金属-有机框架化合物单原子催化剂合成策略能源转化反应

CFETR先进小样品辐照胶囊优化与热工安全分析

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核动力工程 2024年第2期45卷 139-146页

作者：刘畅刘文斌戴勇孙寿华张平康长虎宋霁阳王凯民彭蕾郑鹏飞中国核动力研究设计院成都610213 瑞士保罗谢尔研究所瑞士5303 Villigen 中国科学技术大学合肥230026 核工业西南物理研究院成都610225

中国聚变工程试验堆(CFETR)先进材料辐照考验样品所在胶囊结构较为复杂,其内部填充氦气,胶囊肋条尺寸、位置以及胶囊内部填充材料对样品温度影响大。基于STAR-CCM+程序建立CFETR先进小样品辐照装置内胶囊全尺寸模型,针对样品的目标温度... 详细信息

中国聚变工程试验堆(CFETR)先进材料辐照考验样品所在胶囊结构较为复杂,其内部填充氦气,胶囊肋条尺寸、位置以及胶囊内部填充材料对样品温度影响大。基于STAR-CCM+程序建立CFETR先进小样品辐照装置内胶囊全尺寸模型,针对样品的目标温度,对胶囊的肋条和填充材料进行了调整。对于胶囊内整体样品释热率较低的情况,采用释热率较大的钨材料作为填充材料,可以明显提高整体样品温度;对于局部样品释热率差别较大的情况,调整局部肋条的尺寸和位置,能够很好控制样品间的温度,使样品计算温度满足目标温度范围。结果表明:采用上述方法进行优化后,样品中心温度能够满足目标温度范围,且满足入高通量工程试验堆(HFETR)辐照的热工安全,保证整个辐照任务能够顺利开展。

关键词： CFETR 胶囊肋条填充物优化 HFETR

铁轨重力储能系统关键影响因素及其与风电场的耦合研究

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储能科学与技术 2024年第6期13卷 1900-1910页

作者：聂亚惠周学志郭丁彰徐玉杰陈海生江苏大学流体机械工程技术研究中心江苏镇江212013 中国科学院工程热物理研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 毕节高新技术产业开发区国家能源大规模物理储能技术研发中心贵州毕节551712

大规模储能技术对于可再生能源的发展及电网稳定运行具有重要意义。铁轨重力储能(rail gravity energy storage,RGES)技术可灵活调度载重机车进行储/释能,有效解决风电场大幅度功率波动问题,在长时大规模储能应用技术中前景广阔。本文... 详细信息

大规模储能技术对于可再生能源的发展及电网稳定运行具有重要意义。铁轨重力储能(rail gravity energy storage,RGES)技术可灵活调度载重机车进行储/释能,有效解决风电场大幅度功率波动问题,在长时大规模储能应用技术中前景广阔。本文开展了RGES系统关键影响因素及其与风电场耦合调度的研究,基于MATLAB软件搭建了RGES系统模型及其与风电场的耦合系统模型,研究了储/释能过程中关键参数对RGES系统的影响规律,并且以减少风电场的弃风率为目的,选取了四个季节的典型日,详细研究了耦合系统的运行特性及RGES系统的配置方案。结果表明,储/释能功率随载重质量增加而增大,随匀速阶段的上/下坡速度增加而增大;储/释能效率及系统效率随载重质量的变化极小,随上/下坡速度增大而减小;RGES系统与风电场耦合运行时,可根据功率需求灵活配置各时段的载重车辆数及上/下坡速度进行储/释能,并可在四个季节典型日的用电高峰期分别实现22 MW、16 MW、27 MW、29 MW的恒定功率并网,且风电利用率平均增长17.1%。

关键词：物理储能重力储能铁轨重力储能风电场耦合研究

兆瓦级锂冷空间核反应堆电源方案设计与研发进展

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中国科学：技术科学 2024年第3期54卷 365-376页

作者：吴宜灿刘超金鸣陈建伟张勇吴庆生洒荣园柏云清李春京蒋洁琼宋勇胡丽琴王芳谈鹏翁娜江新标高扬周新贵郑友琦鹿鹏张智刚郝祖龙殷园中子科学国际研究院青岛266199 中子科学(重庆)研究院有限公司重庆401331 中子科学研究院(合肥)有限公司合肥230001 安徽中科超核科技有限公司合肥230001 中国科学院合肥物质科学研究院合肥230001 中国科学技术大学合肥230026 上海核工程研究设计院有限公司上海200233 西北核技术研究院西安710024 中国科学院空间应用工程与技术中心北京100094 国防科技大学新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室长沙410073 西安交通大学核科学与技术学院西安710049 南京航空航天大学能源与动力学院南京210016 哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室哈尔滨150001 华北电力大学核科学与工程学院北京102206 深圳大学物理与光电工程学院深圳518060 山东大学核科学技术研究院济南250012

空间核反应堆电源因具有能量密度大、输出功率高、持续时间长、环境适应性强等优势,是未来大功率长寿期航天任务及深空探测任务能源供应的优选路线.本文在分析兆瓦级空间堆电源研发需求与选型特点的基础上,提出并设计了一套兆瓦级小型... 详细信息

空间核反应堆电源因具有能量密度大、输出功率高、持续时间长、环境适应性强等优势,是未来大功率长寿期航天任务及深空探测任务能源供应的优选路线.本文在分析兆瓦级空间堆电源研发需求与选型特点的基础上,提出并设计了一套兆瓦级小型锂冷空间堆电源技术方案,该方案采用锂冷反应堆与布雷顿发电系统耦合,具有轻量化、长寿命等特点.本文针对该方案梳理了所涉及的关键技术,介绍了在技术分析论证、相关验证样机和实验平台研制的进展情况,并在此基础上提出我国未来发展大功率空间堆电源的建议.

关键词：空间核反应堆锂冷反应堆布雷顿发电

适用于光导开关触发的V/N气体开关设计与验证

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强激光与粒子束 2024年第5期36卷 68-74页

作者：宋雨辉王凌云周良骥刘宏伟张东东陈林袁建强邓明海谢卫平高彬王瑞杰大连理工大学电气工程学院辽宁大连116024 中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900 天府创新能源研究院成都610000 四川质安高电压工程技术研究中心四川绵阳621000

为了满足多路精确同步触发开关要求,将光导开关(PCSS)与V/N气体开关结合,可充分发挥PCSS低触发阈值、低抖动和光电隔离以及V/N气体开关工作电压高、带载能力强等优势。两种开关结合的核心是V/N气体开关结构参数与PCSS触发回路的参数匹... 详细信息

为了满足多路精确同步触发开关要求,将光导开关(PCSS)与V/N气体开关结合,可充分发挥PCSS低触发阈值、低抖动和光电隔离以及V/N气体开关工作电压高、带载能力强等优势。两种开关结合的核心是V/N气体开关结构参数与PCSS触发回路的参数匹配。分析计算了V/N气体开关的结构电容、触发回路振荡参数、开关电场分布等,研究了V/N气体开关的结构电容与PCSS、串联电感等构成的振荡回路的匹配关系,通过实验获得了V/N气体开关自击穿电压曲线、导通延迟时间以及不同欠压比下的延迟时间抖动等,初步验证了适用于PCSS触发的V/N气体开关设计。

关键词：同步触发 V/N气体开关 PCSS 结构电容自击穿电压

多孔硅碳复合材料实现高性能锂离子电池（英文）

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新型炭材料(中英文) 2024年

作者：田振宇王雅飞秦欣乌卢格别克-沙伊斯拉莫夫米拉博斯-霍扬伯迪耶夫郑同晖董烁张兴豪孔德斌智林杰乌兹别克斯坦国立大学纳米技术发展中心乌兹别克斯坦国立大学中国石油大学(华东)石大山能新能源学院中国石油大学(华东)材料科学与工程学院乌兹别克斯坦国立大学物理系中国石油大学(华东)高端化工与能源材料研究中心柏林工业大学化学研究所

硅负极是锂离子电池理想的候选材料。然而，其显著的体积膨胀会导致严重的材料断裂，失去电接触，从而限制了其实际应用。本研究提出了一种新的自上而下的多孔硅制备策略，并引入聚丙烯腈(PAN)作为掺氮碳涂层，旨在保持硅负极的内部空... 详细信息

硅负极是锂离子电池理想的候选材料。然而，其显著的体积膨胀会导致严重的材料断裂，失去电接触，从而限制了其实际应用。本研究提出了一种新的自上而下的多孔硅制备策略，并引入聚丙烯腈(PAN)作为掺氮碳涂层，旨在保持硅负极的内部空间，缓解硅负极在锂化和脱锂过程中向外膨胀的问题。随后，我们探讨了温度对PAN热转变行为和复合电极电化学行为的影响。在400°C下处理后，PAN涂层保留了11.35 wt%的高氮掺杂含量，这明确证实了C―N和C―O键的存在，从而改善了离子电子传输特性。这种处理方法不仅保留了更完整的碳层结构，还引入了碳缺陷，即使在大电流下也能稳定循环。当以4 Ag-1的电流循环时，优化后的负极在循环200次后仍能显示出857.6 mAhg-1的比容量，显示出其在高容量储能应用方面的巨大潜力。

关键词：多孔硅锂离子电池聚丙烯腈电化学行为