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碳纳米管在当代电化学储能中的作用：综述（英文）

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新型炭材料(中英文) 2024年

作者：宋耀明邱石鑫冯书鑫左睿张雅婷贾可夏雪陈明鸣吉科猛王成扬天津大学化工学院国家储能技术产教融合创新平台

随着全球能源需求的激增以及从化石燃料向可再生能源过渡的紧迫性，寻求可持续的能源存储解决方案变得尤为关键。凭借优异的电导率和结构完整性，碳纳米管（CNTs）在此领域占据领先地位，为电化学能量存储（EES）器件的改进提供了无尽... 详细信息

随着全球能源需求的激增以及从化石燃料向可再生能源过渡的紧迫性，寻求可持续的能源存储解决方案变得尤为关键。凭借优异的电导率和结构完整性，碳纳米管（CNTs）在此领域占据领先地位，为电化学能量存储（EES）器件的改进提供了无尽希望。本综述深入探讨了CNTs在EES领域的合成、特性和应用。文中详细分析了CNTs合成技术的发展历程，包括电弧放电、激光烧蚀和化学气相沉积，并着重介绍了金属有机框架衍生CNTs以及具有三维有序大孔结构的新型CNT聚集体的最新发展。综述还进一步审视了CNTs在提升锂离子电池、锂硫电池、锂金属电池、钠电池、超级电容器和柔性电池等不同EES设备性能中的作用。文中强调了当前面临的挑战，如CNTs合成的规模化和CNTs在电极材料中的整合，并提出了可能的解决方案和未来的研究方向。借鉴作者团队的近期研究以及该领域的最新研究成果，本综述提出了CNTs在推动可持续EES技术未来发展中发挥关键作用的前瞻性观点。

关键词：碳纳米管碳纳米管合成金属离子电池锂硫电池柔性电池超级电容器

考虑过充/过放的电化学储能电站建模及故障特性分析

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电力系统自动化 2024年第14期48卷 119-128页

作者：李斌李博睿李超李盛伟杨赫天津大学电气自动化与信息工程学院国家储能技术产教融合创新平台国网天津市电力公司

随着电化学储能的广泛应用，其已成为解决可再生能源并网问题的热门方案之一。然而，储能电站的充放电模式转换及不同的运行控制策略等，将导致电网故障特征更为复杂。为全面、深入地分析储能电站的并网故障特征，文中基于实际的储能电... 详细信息

随着电化学储能的广泛应用，其已成为解决可再生能源并网问题的热门方案之一。然而，储能电站的充放电模式转换及不同的运行控制策略等，将导致电网故障特征更为复杂。为全面、深入地分析储能电站的并网故障特征，文中基于实际的储能电站拓扑结构和运行控制策略，建立了电化学储能电站仿真模型，模拟在常规充/放电、故障穿越、过充/过放等不同工况下储能电站的动态响应过程。在此基础上，明确了储能电站在常规充/放电和过充/过放场景下的故障特性差异，分析了产生差异的决定因素。最后，基于PSCAD/EMTDC仿真平台完成了所建模型的功能性验证，研究结果为了解储能电站的工作原理、研究储能电站的并网控制策略及保护方案提供了借鉴。

关键词：电化学储能电站建模故障特性分析过充/过放故障穿越

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政策关联性与协同防治: 基于城市大气政策的实证分析

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系统工程理论与实践 2024年

作者：张培德彭彬彬米志付林忠国杜慧滨天津大学管理与经济学部天津大学国家储能技术产教融合创新平台 University College London The Bartlett School of Sustainable Construction

大气环境治理由属地管理模式向联合防控过渡，区域联防联控已经成为大气污染治理的重要举措.但联防联控也无法完全脱离属地治理而存在，如何协调联防联控与属地治理成为大气污染治理的关键. 本文利用 2000-2018 年我国 311 个城市所颁... 详细信息

大气环境治理由属地管理模式向联合防控过渡，区域联防联控已经成为大气污染治理的重要举措.但联防联控也无法完全脱离属地治理而存在，如何协调联防联控与属地治理成为大气污染治理的关键. 本文利用 2000-2018 年我国 311 个城市所颁布的 12166 条大气污染防治政策文本，并结合无监督学习与空间计量模型，从政策治理角度对属地治理的政策关联性及其影响效应进行了探究.研究发现，地方防控政策以监督监管为主，包括重污染天气应急管理、污染物排放总量控制、项目管控扬尘控制、移动污染源控制等，但在具体防控方面各有侧重; 并且地区政策关联性越高，其污染排放、能源消耗、产业发展也越具有相似性.结果表明，污染排放与一些影响因素如环境规制的空间溢出效应，也是由相似的政策防控体系所导致.属地治理中潜在的政策关联性可以成为区域联合治理的基础，通过进一步整合政策关联性较高的地区推进区域环境协同治理.本研究为大气污染的空间溢出与传导提供了新的解释，并为区域联防联控提供了可行性方向.

关键词：联防联控属地治理政策关联性政策距离空间依赖性

基于平板热管的高温质子交换膜燃料电池堆启动特性

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化工进展 2024年第4期43卷 1754-1763页

作者：钱志广王世学朱禹岳利可天津大学机械工程学院天津300350 中低温热能高效利用教育部重点实验室(天津大学) 天津300350 天津大学国家储能技术产教融合创新平台天津300350

高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)运行温度约160℃,较传统低温电池具有更佳的电化学反应动力学、更简单的水热管理和更高的CO耐受性等优势。但运行温度提高,如何实现HT-PEMFC的快速预热启动成为制约其应用推广的重要挑战之一。当前工作... 详细信息

高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)运行温度约160℃,较传统低温电池具有更佳的电化学反应动力学、更简单的水热管理和更高的CO耐受性等优势。但运行温度提高,如何实现HT-PEMFC的快速预热启动成为制约其应用推广的重要挑战之一。当前工作中,针对一个额定功率为500W的HT-PEMFC电堆,尝试利用一种平板热管(FHP)对该电堆进行预热启动。设计搭建了实验装置,从预热时间、温度分布、传热量分布等方面对这一方法进行评估。实验结果表明,提高加热功率可以显著缩短预热时间,500W时预热耗时3000s,1500W时则仅需980s;但同时也造成温度均匀性出现恶化,500W时竖直方向最大温差约28℃,1500W时该温差则达到了80℃。此外,水平方向的温差也随加热功率的提高而增加,且越靠近热源的区域越明显,最高达15.7℃,这无疑会加速质子交换膜的机械失效。实际中,应在不过多影响电池运行寿命的前提下,提高加热功率以缩短启动时间。

关键词：燃料电池传热氢测量热管理平板热管

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服务“双碳”战略培养储能创新型领军人才

中国高等教育 2024年第5期 26-29页

作者：何雅玲兰剑李慧杨文韬西安交通大学国家储能技术产教融合创新平台(中心)

面向“双碳”战略的重大需求,加快培养储能领域创新型领军人才,是突破储能核心技术攻关、加速行业发展的关键。西安交通大学顺应新工科建设的发展要求,通过建立学科交叉人才培养机制,校企协同、产教融合育人新体制,在科教融汇中实现新... 详细信息

面向“双碳”战略的重大需求,加快培养储能领域创新型领军人才,是突破储能核心技术攻关、加速行业发展的关键。西安交通大学顺应新工科建设的发展要求,通过建立学科交叉人才培养机制,校企协同、产教融合育人新体制,在科教融汇中实现新的突破,形成“三位一体”的人才培养模式。

关键词：双碳储能人才培养产教融合

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气体扩散层侵入流道对燃料电池水管理影响研究

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化工学报 2024年

作者：吕方明包志铭王博文焦魁天津大学先进内燃动力全国重点实验室天津大学国家储能技术产教融合创新平台

质子交换膜燃料电池在装配过程中，气体扩散层（GDL）会因为装配压力产生形变而侵入流道。基于流体体积法建立截面形状分别为矩形、梯形和正方形的流道在GDL不同侵入程度下的数值模型，并对其进行气-液两相流行为研究，得到了液体滞留... 详细信息

质子交换膜燃料电池在装配过程中，气体扩散层（GDL）会因为装配压力产生形变而侵入流道。基于流体体积法建立截面形状分别为矩形、梯形和正方形的流道在GDL不同侵入程度下的数值模型，并对其进行气-液两相流行为研究，得到了液体滞留、排水效果、GDL面传质面积等方面规律。GDL侵入流道时液体在排出过程中破碎程度减小，液体更容易积聚在一起，影响液体滞留效果。矩形截面流道排液时间更长，梯形和正方形截面流道液体排出时刻滞后。GDL侵入流道时，进气流速的增加使得较为聚集的液体排出速度稳定，并未大幅减小。GDL侵入流道程度较大时，矩形截面流道更多液滴粘附在流道侧壁与GDL面使得GDL面覆盖率较大，梯形截面流道顶部会形成稳定的薄膜流，排液速度大且GDL面覆盖率小。

关键词：燃料电池气液两相流动计算流体力学气体扩散层形变流体体积法流道水管理

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新型气液相变压缩二氧化碳储能系统性能分析

动力工程学报 2024年第3期44卷 339-347页

作者：王鼎刘仕桢施东波谢永慧国家储能技术产教融合创新平台(中心) 西安710049 西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

为了推动大规模、高效率储能技术的发展,提出了一种新型气液相变压缩二氧化碳储能系统。该系统整体压力水平低于CO_(2)临界压力,有效降低了部件制造难度,改善了系统经济性。对该系统进行了热力学与经济性分析,结果表明:典型设计工况下... 详细信息

为了推动大规模、高效率储能技术的发展,提出了一种新型气液相变压缩二氧化碳储能系统。该系统整体压力水平低于CO_(2)临界压力,有效降低了部件制造难度,改善了系统经济性。对该系统进行了热力学与经济性分析,结果表明:典型设计工况下系统的储能效率为65.35%,投资回收周期约为5.50 a。[火用]分析结果表明:透平的[火用]损最大,为1.23 MW;蒸发器具有最小[火用]效率,为9.41%。参数分析结果表明:增大CO_(2)冷凝温度、压缩机等熵效率、透平等熵效率,或降低换热器2冷端和热端温差、换热器3冷端温差,均有利于提升系统储能效率,同时缩短系统投资回收周期。

关键词：气液相变二氧化碳储能系统储能效率投资回收周期

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基于可解释性机器学习的固体填充床储热装置快速设计研究

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西安交通大学学报 2024年

作者：范昌浩李明佳李梦杰张腾张传琪西安交通大学国家储能技术产教融合创新平台(中心) 北京理工大学机械与车辆学院

为了解决填充床储热装置性能计算耗时、设计方法匮乏、难以满足多种储热场景需求的问题，本文提出了一种具有一定通用性、能够快速给出准确设计结果的固体填充床储热装置设计方法。首先，建立了固体填充床储热装置储热效能数据集，基于... 详细信息

为了解决填充床储热装置性能计算耗时、设计方法匮乏、难以满足多种储热场景需求的问题，本文提出了一种具有一定通用性、能够快速给出准确设计结果的固体填充床储热装置设计方法。首先，建立了固体填充床储热装置储热效能数据集，基于此训练了可准确预测装置储热效能的人工神经网络模型；其次，采用Shapley Additive explanation可解释性方法对人工神经网络模型的预测进行解释，量化了材料物性、装置结构尺寸以及运行参数对装置储热效能的影响；最后，建立了固体填充床储热装置储热效能关联式，并将其应用于填充床储热装置的快速计算和设计中。研究结果表明，储热效能关联式计算结果与数值模拟结果的相对偏差在10%以内，可用于填充床储热装置储热效能的快速计算和准确预测；基于储热效能关联式提出了适用于多种储热场景的填充床储热装置设计流程，并以西班牙Andasol 1光热电站中的储热装置为实例进行了计算分析；与传统数值模拟方法相比，计算效率提高了5个数量级，设计方案经济上可行，证明了该储热效能关联式在工程实践中的便利性和实用性。

关键词：填充床储热装置储热效能快速设计可解释性机器学习

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溶解氧海水电池海洋环境适应性研究进展

无机盐工业 2024年

作者：张若天张辰吕伟凌国维天津大学海洋科学与技术学院清华大学深圳国际研究生院天津大学国家储能技术产教融合创新平台

海洋能源供应是海洋水下探测网络的“心脏”。溶解氧海水电池是为大规模水下观测系统与海洋开发设备提供能源的重要选择。因设计为开放结构，溶解氧海水电池的电池性能和运行稳定性容易受到复杂海洋环境的影响。介绍了溶解氧海水电池的... 详细信息

海洋能源供应是海洋水下探测网络的“心脏”。溶解氧海水电池是为大规模水下观测系统与海洋开发设备提供能源的重要选择。因设计为开放结构，溶解氧海水电池的电池性能和运行稳定性容易受到复杂海洋环境的影响。介绍了溶解氧海水电池的工作原理和应用领域，系统阐述了影响溶解氧海水电池输出性能及稳定性的几种主要海洋环境因素。对温度、溶解氧浓度、杂离子毒化、海水腐蚀和海洋生物污损这几种主要海洋环境影响因素对溶解氧海水电池的影响机制及目前的控制策略进行了系统总结。最后，展望了溶解氧海水电池电极材料设计和全电池器件改进的未来研究方向，为进一步推动溶解氧海水电池在实况海洋环境中的应用提供思路。

关键词：溶解氧海水电池海洋环境电极材料