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垃圾衍生燃料的制备、热转化特性及应用研究进展

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化工进展 2022年第S1期41卷 132-140页

作者：房科靖熊祖鸿鲁敏黎涛陈勇中国科学院广州能源研究所广东广州510640 中国科学院可再生能源重点实验室广东广州510640 广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室广东广州510640

垃圾衍生燃料(refuse derived fuel,RDF)是指从城市生活原生垃圾中分选出的若干类可燃固体废物,经过干燥、破碎、分选和成型等复杂工艺制成的一种固体燃料,由于具有方便运输和储存,较低的污染物排放量、排渣量和着火点,燃烧充分和稳定... 详细信息

垃圾衍生燃料(refuse derived fuel,RDF)是指从城市生活原生垃圾中分选出的若干类可燃固体废物,经过干燥、破碎、分选和成型等复杂工艺制成的一种固体燃料,由于具有方便运输和储存,较低的污染物排放量、排渣量和着火点,燃烧充分和稳定等特点,在国家“双碳”的背景下,RDF一跃成为替代化石燃料的最佳替代品之一,但大规模市场化应用过程中,面临着生产和制作成本高昂、投资利益主导和直燃式焚烧技术的成熟和国产化等问题。本文从RDF的制备工艺、热转化特性出发,到最终的市场化应用,介绍了RDF的制备工艺、简述了热转化特性,分析了阻碍RDF大规模市场化应用的原因,最后提出了未来推进RDF应用的三项措施:简化RDF生产工艺,降低制作成本;建立完善的RDF应用行业补贴体系;建立“减碳”奖励机制,以期为RDF的大规模市场化应用提供指导。

关键词：垃圾衍生燃料制备造粒热解气化循环流化床

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Al-FeF3复合燃料的制备及应用性能

含能材料 2019年第9期27卷 720-728页

作者：朱朝阳张思夏德斌唐泉邱贤平杨玉林范瑞清哈尔滨工业大学化工与化学学院新能源转换与存储关键材料技术工业和信息部重点实验室黑龙江哈尔滨150001 航天化学动力技术重点实验室湖北襄阳441003 湖北航天化学技术研究所湖北襄阳4410031

针对固体推进剂在改进铝粉燃烧性能方面的迫切需要,以铝粉为基材,FeF3作为添加剂,采用高能球磨法制备Al-FeF3复合燃料。通过研究粉末配比、球磨参数等对铝基复合燃料组织、结构以及热性能等的影响,优化制备工艺,获得平均粒径为微米级的... 详细信息

针对固体推进剂在改进铝粉燃烧性能方面的迫切需要,以铝粉为基材,FeF3作为添加剂,采用高能球磨法制备Al-FeF3复合燃料。通过研究粉末配比、球磨参数等对铝基复合燃料组织、结构以及热性能等的影响,优化制备工艺,获得平均粒径为微米级的铝基复合燃料。热重-差示扫描量热联用技术(TG-DSC)表明,Al-FeF3复合燃料在氧化过程中,可以实现较低温度下(600~1400℃)的快速氧化。端燃75发动机试车表明,使用Al-FeF3复合燃料全部取代普通球形铝粉后发动机壳体内部无较大铝粉熔融残渣,残渣率从6.151%下降到4.215%。结果表明,Al-FeF3复合燃料有助于解决Al粉在推进剂中不完全燃烧的问题,在降低燃烧残渣率,减少发动机两相流损失方面有着潜在应用价值。

关键词：金属燃料铝粉改性高能球磨铝粉凝结固体推进剂

阳极支撑型ITSOFC密封材料SrO-La_2O_3-Al_2O_3-B_2O_3-SiO_2微晶玻璃的研究

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功能材料 2006年第8期37卷 1256-1258页

作者：乐士儒朴金花陈新冰张乃庆孙克宁安茂忠哈尔滨工业大学理学院应用化学系黑龙江哈尔滨150001

研究了应用于阳极支撑型的中温固体氧化物燃料电池（ITSOFC）密封的SrO-La2O3-Al2O3-B2O3-SiO2体系微晶玻璃不同组分的线膨胀率，结果表明当微晶玻璃粉组成SrCO3 28．14％（摩尔分数），La2O3 21.17％（摩尔分数），Al2O3 7．22％（摩... 详细信息

研究了应用于阳极支撑型的中温固体氧化物燃料电池（ITSOFC）密封的SrO-La2O3-Al2O3-B2O3-SiO2体系微晶玻璃不同组分的线膨胀率，结果表明当微晶玻璃粉组成SrCO3 28．14％（摩尔分数），La2O3 21.17％（摩尔分数），Al2O3 7．22％（摩尔分数），H2BO3 41．72％（摩尔分数），SiO2 1.76％（摩尔分数）（SLABS3）时，最符合ITSOFC密封要求。差热分析结果表明SLABS3的玻璃转变温度在670℃～760℃之间，结晶温度在813～840℃之间，玻璃软化点约在900℃，XRD测试表明微晶玻璃与Ni—La0.3Ce0.7O1.85（Ni—LDC）阳极化学相容性好，将微晶玻璃和Ni-LDC在850℃烧结100h后，SEM观察界面粘附性好，EPMA测试界面的元素含量结果表明，虽然阳极的Ce会向微晶玻璃扩散10μm的深度，但观察不到微晶玻璃的元素向Ni-LDC扩散现象。用SLABS3密封模拟电池，测试开路电压结果表明SLABS3的密封效果和稳定性良好。

关键词：微晶玻璃 SOFC 密封

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融合自注意力的SOFC表面缺陷图像分割

计算机系统应用 2024年第8期33卷 108-114页

作者：汪尧坤付晓薇李曦徐威武汉科技大学计算机科学与技术学院武汉430065 武汉科技大学智能信息处理与实时工业系统湖北省重点实验室武汉430065 华中科技大学人工智能与自动化学院武汉430074

固体氧化物燃料电池(SOFC)表面缺陷的图像分割,对单片SOFC质量检测具有重要意义.针对单片SOFC表面缺陷图像边缘模糊、背景复杂等问题,提出一种融合自注意力的SOFC表面缺陷图像分割方法.首先,提出多通道自注意力模块,以增强多通道间关联... 详细信息

固体氧化物燃料电池(SOFC)表面缺陷的图像分割,对单片SOFC质量检测具有重要意义.针对单片SOFC表面缺陷图像边缘模糊、背景复杂等问题,提出一种融合自注意力的SOFC表面缺陷图像分割方法.首先,提出多通道自注意力模块,以增强多通道间关联和提升通道表示;其次,利用多尺度注意力融合模块,进一步提升网络对不同尺度缺陷特征的提取能力;最后,提出三元联合损失函数对训练过程进行监督.实验表明,提出方法在提升网络分割性能的同时可有效提取单片SOFC表面缺陷.

关键词：缺陷分割固体氧化物燃料电池损失函数自注意力

Ag-GDC复合电极的性能及其在直接碳SOFC中的应用

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中国稀土学报 2015年第6期33卷 724-730页

作者：苑莉莉蔡位子张亚鹏于方永余亮刘江华南理工大学化学与化工学院广东省燃料电池技术重点实验室广东广州510640 华南理工大学环境与能源学院新能源研究所广东广州510006

制备了Ag与Gd掺杂的氧化铈(GDC)复合的电极材料。采用氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)为电解质,Ag-GDC为阴极和阳极,组装成固体氧化物燃料电池(SOFC),采用担载5%(质量分数)Fe的活性炭为SOFC的燃料,对此直接碳SOFC(DC-SOFC)的输出性能及阻抗谱... 详细信息

制备了Ag与Gd掺杂的氧化铈(GDC)复合的电极材料。采用氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)为电解质,Ag-GDC为阴极和阳极,组装成固体氧化物燃料电池(SOFC),采用担载5%(质量分数)Fe的活性炭为SOFC的燃料,对此直接碳SOFC(DC-SOFC)的输出性能及阻抗谱进行测试,并与采用传统阴极(掺Sr的锰酸镧与YSZ的复合材料)的DC-SOFC性能进行了比较,发现Ag-GDC具有更好的性能。采用扫描电镜(SEM)对电池的微观结构进行了分析,并就其对电池性能的影响进行了分析。

关键词：固体氧化物燃料电池 Ag-GDC LSM-YSZ 活性炭稀土

Mn基A位双钙钛矿材料在固体氧化物电池中的研究进展

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陶瓷学报 2022年第5期43卷 816-824页

作者：张旸朱良柱官万兵赵海雷中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江省先进燃料电池与电解池技术重点实验室浙江宁波315201 北京科技大学材料科学与工程学院北京100083 新能源材料与技术北京市重点实验室北京100083

固体氧化物电池(Solid Oxide Cell,SOC)可以在燃料电池模式下将燃料的化学能转化为电能,也可以在电解池模式下将电能转化为燃料的化学能,具有能量转换效率高、燃料适应性强等优点,对于可再生能源的储存与转化非常有吸引力。电极作为电... 详细信息

固体氧化物电池(Solid Oxide Cell,SOC)可以在燃料电池模式下将燃料的化学能转化为电能,也可以在电解池模式下将电能转化为燃料的化学能,具有能量转换效率高、燃料适应性强等优点,对于可再生能源的储存与转化非常有吸引力。电极作为电化学反应场所,对SOC性能起关键作用。相比于传统复合电极材料,钙钛矿材料因其结构简单、结构容忍性强、电化学性质可调而受到人们广泛关注。Mn基A位层状双钙钛矿(LnBaMn_(2)O_(5+δ),Ln为镧系元素)具有快速氧离子迁移通道,对燃料气与氧气均具有较好的催化活性,且在较宽氧分压下均保持良好的结构稳定性,被广泛应用于SOC正负两极。详细描述了Mn基A位双钙钛矿材料的晶体结构特征及形成原因,讨论了其改性方法及研究进展,并给出了Mn基A位层状双钙钛矿未来的发展方向。

关键词：固体氧化物燃料电池固体氧化物电解池 A位双钙钛矿晶体结构催化

直接CH4固体氧化物燃料电池金属支撑体研究现状与发展

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材料导报 2020年第17期34卷 17149-17154页

作者：李凯高文明杜莹李箭西安石油大学材料科学与工程学院西安710065 66389部队西安710061 华中科技大学材料科学与工程学院材料成型及模具技术国家重点实验室燃料电池研究中心武汉430074

金属支撑固体氧化物燃料电池(MS-SOFC)是一种不同于传统金属陶瓷阳极支撑的新型燃料电池。MS-SOFC以高热导率的不锈钢金属材料作为支撑体,具有成本低廉、结构强度高、启动速度快、抗热震性能好等优点。然而,金属与陶瓷材料在物理和化学... 详细信息

金属支撑固体氧化物燃料电池(MS-SOFC)是一种不同于传统金属陶瓷阳极支撑的新型燃料电池。MS-SOFC以高热导率的不锈钢金属材料作为支撑体,具有成本低廉、结构强度高、启动速度快、抗热震性能好等优点。然而,金属与陶瓷材料在物理和化学性能上具有截然不同的特性,将金属引入到SOFC中作为支撑体,在材料选择、电池制备工艺和燃料气体种类等方面面临很多新的问题。近年来关于MS-SOFC的研究,除了金属支撑体的材料和成型工艺外,研究者们主要尝试利用各种先进的薄膜沉积技术制备MS-SOFC的阳极、电解质和阴极,并根据多孔电极和致密电解质的不同微观结构需求,不断优化MS-SOFC制备工艺。为了实现在MS-SOFC中直接使用CH 4基燃料,研究者将纳米催化剂颗粒包覆在金属支撑体的多孔网络骨架表面,从而实现阳极在重整性和抗积碳性的双重优化。此外,通过在金属支撑体外层增加高催化活性的重整层,也可以实现碳氢燃料的原位重整,提高MS-SOFC在CH 4基燃料中的稳定性能。本文讨论了MS-SOFC的发展现状,系统总结了SOFC金属支撑体材料的研究现状,分析了MS-SOFC制备过程中的关键问题。在此基础上,特别关注了直接应用CH 4作为燃料的Ni-Fe合金支撑SOFC,分析了Ni-Fe合金支撑体的结构特性,提出增强Ni-Fe合金支撑体催化活性的措施,探讨了直接CH 4固体氧化物燃料电池金属支撑体未来的发展方向。

关键词：金属支撑体 Ni-Fe合金制备工艺 CH 4燃料

双结热光伏电池回收固体氧化物燃料电池余热的性能匹配研究

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中国科学：技术科学 2024年第9期54卷 1809-1820页

作者：廖天军樊超庞宇重庆邮电大学光电工程学院重庆400065 重庆理工大学物理与能源系重庆400054

本文建立固体氧化物燃料电池(SOFC)-双结热光伏电池(TTPVs)的耦合模型,结合电化学、传热学、细致平衡理论,研究能量品位的匹配和梯级调控策略.首先,考虑多种不可逆因素对能量匹配及转换性能的影响,基于子系统的伏安特性和能量传递方程,... 详细信息

本文建立固体氧化物燃料电池(SOFC)-双结热光伏电池(TTPVs)的耦合模型,结合电化学、传热学、细致平衡理论,研究能量品位的匹配和梯级调控策略.首先,考虑多种不可逆因素对能量匹配及转换性能的影响,基于子系统的伏安特性和能量传递方程,导出耦合系统的能量匹配方程、功率密度和转换效率.其次,给定SOFC的电流密度值1.60 A cm^(-2)和温度873 K,在两个光伏子电池带隙连续变化情况下优化电压和匹配面积比,以获取局域最优功率密度和效率,进而揭示半导体的带隙对优化性能和运行条件的影响规律.结果表明,优化带隙可以获得局域最高功率密度0.920 W cm^(-2)和效率44.9%.最后,探究SOFC电流密度的变化对耦合系统性能的影响规律,通过电学、结构和光学参数的协同优化,获得耦合系统的全域最高功率密度,提供关键性能参数的优化设计判据,并与SOFC单系统的全域最高功率密度相比,功率输出密度提高了42.7%.本文所获结果优于SOFC单系统和已发表成果的结果,在钢铁、化工等行业的高品位热能回收方面具有一定应用潜力.

关键词：固体氧化物燃料电池双结热光伏电池余热回收能量匹配能量梯级利用

移动式固体氧化物燃料电池系统集成技术研究现状与进展

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洁净煤技术 2024年第5期30卷 118-127页

作者：张瑞宇史继鑫王雨晴史翊翔北京理工大学机电学院北京100081 清华大学能源与动力工程系北京100084

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)是一种能量转换装置,可以通过电化学反应将燃料中的化学能直接转换为电能。目前,SOFC大多被视为固定式发电技术,然而因其具有燃料灵活性、高效率和高能量密度等特点,在移动式发电领域如... 详细信息

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)是一种能量转换装置,可以通过电化学反应将燃料中的化学能直接转换为电能。目前,SOFC大多被视为固定式发电技术,然而因其具有燃料灵活性、高效率和高能量密度等特点,在移动式发电领域如辅助动力、无人机动力、远程电源等也具有广阔应用前景。与固定式SOFC应用相比,移动式SOFC研究进展起步相对较晚,技术较不完善。移动式SOFC系统通常包括电堆、重整器、供气装置、尾燃器、换热器和储能组件等核心组件。开发SOFC移动系统需要考虑系统的鲁棒性、易用性以及发电能力等,而移动式SOFC系统部件相对较复杂,这些部件的耦合匹配特性又会显著影响系统的紧凑性、启动特性及体积/质量功率密度。从热特性、启动策略及高功率密度混合动力系统集成等方面对国内外移动式SOFC系统集成技术的研究进展进行综述。最后,基于对现有研究成果的总结提出了未来移动式SOFC系统集成中存在的挑战,及在材料与工艺的改进、新型启动策略和混合系统设计与优化等方面的发展方向。

关键词：固体氧化物燃料电池移动式应用热区集成快速启动混合动力系统

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