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集流体对平板型固体氧化物燃料电池性能的影响机制

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硅酸盐学报 2024年第1期52卷 19-29页

作者：张纪豪权蒙豪孙凯华韩敏芳中国矿业大学低碳能源与动力工程学院江苏徐州221116 徐州华清京昆能源有限公司江苏徐州221005 清华大学能源与动力工程系北京100084

工业尺寸固体氧化物燃料电池面积大、且存在翘曲,可靠集电是SOFC高效输出的重要保障。以长条形阳极支撑半电池为基体,分割阴极制备成4个面积2.0 cm×2.1 cm的绝缘阴极区域,每个区域覆盖不同面积银网构成差异性集电。在各绝缘区域分别开... 详细信息

工业尺寸固体氧化物燃料电池面积大、且存在翘曲,可靠集电是SOFC高效输出的重要保障。以长条形阳极支撑半电池为基体,分割阴极制备成4个面积2.0 cm×2.1 cm的绝缘阴极区域,每个区域覆盖不同面积银网构成差异性集电。在各绝缘区域分别开展电化学阻抗谱测试和电流-电压特性曲线扫描,结果表明:开路下25%银网覆盖区域阻抗实部显著高于其他区域,拉载时同等输出电压下电池电流密度随银网面积的减少而单调递减。测量同类电池阴阳极电导率,并表征微观构造。相关参数代入模型,得出沿流道方向电流与电压分布:无银网覆盖阴极存在累积的水平电流,造成总输出电流减小及电流密度分布不均,影响电极极化过程,恶化电池输出性能。

关键词：固体氧化物燃料电池集流体接触电阻分割电池水平电流

工业尺寸阳极支撑SOFC亚微米GDC隔离层的制备及性能

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储能科学与技术 2024年第7期 2407-2413页

作者：李宗迅吕秋秋赵浩宇贺建宇刘阳孙再洪孙凯华朱腾龙徐州华清京昆能源有限公司南京理工大学化学与化工学院

氧化钆掺杂氧化铈（GDC）隔离层是固体氧化物燃料电池（SOFC）的重要组成部分，可以有效地阻止高性能阴极La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ（LSCF）和Y0.16Zr0.84O2-δ（YSZ）电解质之间的副反应。但通过传统湿法陶瓷技术制备的GDC隔离层致密... 详细信息

氧化钆掺杂氧化铈（GDC）隔离层是固体氧化物燃料电池（SOFC）的重要组成部分，可以有效地阻止高性能阴极La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ（LSCF）和Y0.16Zr0.84O2-δ（YSZ）电解质之间的副反应。但通过传统湿法陶瓷技术制备的GDC隔离层致密度低、厚度大，不仅不能有效阻止Sr等元素的扩散，还会增大电池的欧姆阻抗；而先进镀膜技术虽可以制备致密的GDC隔离层，但其工业成本高，推广应用困难，对于非平板型电池电解质表面的适应性较差。在前期研究工作中，提出了一种制备致密GDC隔离层的新方法，通过水热原位生长在YSZ电解质表面成功生长了超薄致密的GDC隔离层，制得的阳极支撑体单电池也具有良好的电化学性能。在此基础上，将水热溶液体积放大60倍，在10 cm×10 cm级工业尺寸阳极支撑单电池YSZ电解质表面成功制备了0.7μm厚的连续致密GDC隔离层，构建了GDC/YSZ双层电解质，显著降低了单电池面电阻，提高了输出性能。在720℃，单电池在0.7 V工况的输出功率达到了61.6 W，实现了工业尺寸SOFC单电池致密GDC隔离层的低成本制备和高性能输出，验证了水热原位生长技术的工业应用可行性。

关键词：工业尺寸SOFC GDC隔离层水热原位生长电解质界面

LaNiFeO阴极接触材料导电特性调控及其对SOFC电化学性能的影响

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无机材料学报 2024年 367-373页

作者：张琨王宇朱腾龙孙凯华韩敏芳钟秦南京理工大学化学与化工学院清华大学能源与动力工程系徐州华清京昆能源有限公司

鉴于平板式固体氧化物燃料电池(SOFC)电堆对低面电阻、高稳定性阴极接触材料的需求,本研究阐明了LaNi0.6Fe0.4O3(LNF)颗粒尺寸调控对导电和SOFC单电池性能演变的影响机制,优化了LNF预处理工艺,降低了接触组件面电阻，提升了SOFC单电池... 详细信息

鉴于平板式固体氧化物燃料电池(SOFC)电堆对低面电阻、高稳定性阴极接触材料的需求,本研究阐明了LaNi0.6Fe0.4O3(LNF)颗粒尺寸调控对导电和SOFC单电池性能演变的影响机制,优化了LNF预处理工艺,降低了接触组件面电阻，提升了SOFC单电池性能及热循环稳定性。结果表明：预压造粒的样品(LNF-2)与高温烧结预处理的样品(LNF-3)的面电阻更小,分别为0.074和0.076?·cm2;在750℃施加1 A/cm2电流负载后,能够更快地进入稳态,并保持颗粒尺寸稳定。其中,LNF-2单电池在750℃下的峰值功率密度0.94 W/cm2较未处理的LNF的0.66 W/cm2高,但在热循环过程中性能衰减较大,下降了20%;而LNF-3单电池在20次热循环后峰值功率密度仅下降了4%。本研究对高可靠SOFC电堆装配及其长寿命稳定运行具有指导及参考价值。

关键词：固体氧化物燃料电池(SOFC) 阴极接触材料 LaNi Fe O 热循环

高速铁路隧道钻爆法机械化施工关键技术和装备

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铁道建筑 2024年第6期64卷 109-113页

作者：孔文亚周立新王君楼京昆高速铁路西昆有限公司重庆400020

依托渝昆高速铁路(重庆—昆明)渝宜段缙云山隧道工程,探讨了机械化施工关键技术及装备。结果表明:改进后的三臂凿岩台车能够适应不同等级围岩和工法的转换;早强锚固剂和注浆锚杆植入工艺可快速施加预应力,使锚杆抗拔力明显提高,解决了... 详细信息

依托渝昆高速铁路(重庆—昆明)渝宜段缙云山隧道工程,探讨了机械化施工关键技术及装备。结果表明:改进后的三臂凿岩台车能够适应不同等级围岩和工法的转换;早强锚固剂和注浆锚杆植入工艺可快速施加预应力,使锚杆抗拔力明显提高,解决了软弱围岩支护难的问题;多功能拱架台车与“一长两中两短”拱架铰接式安装可明显增强结构抗弯刚度,减少吊装次数,提高拱架定位精度,缩短钢拱架安装和单次循环作业时间。经在渝昆高速铁路和西渝高速铁路中应用,本文提出的机械化施工技术及装备可优化施工流程,减少辅助设施的使用,降低超挖风险,显著提高施工效率和安全性。

关键词：铁路隧道机械化施工现场试验施工工序凿岩台车拱架台车拱架安装

长时高温时效对T23水冷壁焊接接头CGHAZ微观组织的影响

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焊接学报 2024年第1期45卷 109-115,I0009,I0010页

作者：尹少华王煜伟孙志强张振华苏州热工研究院有限公司苏州215004 天津大学天津300350 国家能源集团江苏电力有限公司南京210036 国能徐州发电有限公司徐州221166

通过高温时效方法分析了焊后未热处理T23水冷壁管焊接接头粗晶热影响区(coarse grained heat affected zone,CGHAZ)在服役过程中形成再热裂纹的微观机理,揭示了工程中未热处理T23水冷壁接头在机组启机后,短期运行容易发生开裂泄漏的内... 详细信息

通过高温时效方法分析了焊后未热处理T23水冷壁管焊接接头粗晶热影响区(coarse grained heat affected zone,CGHAZ)在服役过程中形成再热裂纹的微观机理,揭示了工程中未热处理T23水冷壁接头在机组启机后,短期运行容易发生开裂泄漏的内在原因.采用材料表征手段对未时效和高温时效处理后的水冷壁焊接接头CGHAZ硬度、微观组织、析出物物相等进行系统分析.结果表明,在530℃时效100 h后,CGHAZ硬度出现由晶内弥散强化导致的二次硬化现象,随着时效(运行)时间增加,CGHAZ硬度逐渐降低,但时效1000 h后,CGHAZ硬度仍有319 HV高于标准要求;在600℃温度下,随着时效时间的增加,CGHAZ硬度随之降低,组织回复、再结晶、马氏体板条宽化、位错密度降低、C元素及合金元素从基体析出等因素导致的CGHAZ硬度降低作用高于MX碳化物在晶内弥散析出导致的硬度升高,M_(23)C_(6)型碳(氮)化物在晶界、亚晶界逐渐析出和长大.

关键词：高温时效 T23钢水冷壁 CGHAZ 再热裂纹

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米字型靠尺遍历离散点云检测隧道初支平整度

铁道工程学报 2024年第3期41卷 86-90,99页

作者：梁策徐世东程云建郭寅虎王君楼朱庆朱军西南交通大学成都611756 中国铁道科学研究院集团有限公司北京100081 西南石油大学成都610500 西成铁路客运专线陕西有限责任公司西安710043 京昆高速铁路西昆有限公司重庆400020

研究目的:为便捷、快速地开展隧道初支平整度检测,基于三维激光扫描的离散点云数据,提出运用米字型靠尺模拟人工检测的初支平整度全局检测方法,并对主要实现过程中的隧道设计轮廓嵌入、点云数据展开、米字型靠尺遍历、测站平整度计算、... 详细信息

研究目的:为便捷、快速地开展隧道初支平整度检测,基于三维激光扫描的离散点云数据,提出运用米字型靠尺模拟人工检测的初支平整度全局检测方法,并对主要实现过程中的隧道设计轮廓嵌入、点云数据展开、米字型靠尺遍历、测站平整度计算、网格平整度评价等技术进行说明。研究结论:(1)本文方法直接基于离散点云进行模拟人工检测,不需要构建拟合曲面,能保持特征点云的位置不失真;(2)基于投影展开后的点云成果数据,可以从纵、横、斜向同步进行平整度检测,相比人工只能从纵向检测,该方法检测覆盖更全面,更贴近工程实际;(3)在桑园隧道应用本文方法进行初支平整度检测,检测结果的精度可以媲美人工检测,验证了本文方法的有效性,可为铁路隧道施工中的初支平整度质量检测提供实践参考。

关键词：铁路隧道检测方法模型试验平整度激光点云

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低成本耐高温海水基胍胶压裂液

钻井液与完井液 2024年第2期41卷 256-261页

作者：宫大军吴志明白岩朱明山王雪稳袁哲中国石油长城钻探工程有限公司昆山公司江苏昆山215300 昆山京昆油田化学科技有限公司江苏昆山215300

海上油气田压裂由于条件限制,采用淡水配制压裂液导致运输成本高、周期长。海水配制压裂液,碱性交联环境螯合剂加量大,材料成本高,耐温能力一般。针对以上情况采用钛酸四异丙酯、硫酸锆等物质作为反应原料,分步合成有机钛锆交联剂。经... 详细信息

海上油气田压裂由于条件限制,采用淡水配制压裂液导致运输成本高、周期长。海水配制压裂液,碱性交联环境螯合剂加量大,材料成本高,耐温能力一般。针对以上情况采用钛酸四异丙酯、硫酸锆等物质作为反应原料,分步合成有机钛锆交联剂。经核磁碳谱、交联剂沉析后扫描电镜表征,表明交联剂为有机螯合物,动静态同步激光光散射仪表征交联剂尺寸,表明交联剂粒子直径主要为1~100 nm,具有良好的反应活性。该交联剂在中性条件下即可交联,适应海水等高矿化度水质配制压裂液,其交联微观形态为蜂窝状六元网格状结构,结构稳定,黏弹性相比单钛交联有明显的提升,耐温能力可达180℃以上。在中海油南海区域施工实验一口海水配液高温井,效果良好。

关键词：高矿化度海水胍胶耐高温低成本

基于特征选择和XGBoost算法考虑极端天文、气象事件影响的光伏性能预测方法

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太阳能学报 2024年第5期45卷 547-555页

作者：王瑶吴云来俞铁铭胡华友李明光浙江正泰智维能源服务有限公司杭州310051 浙江正泰新能源开发有限公司杭州310051

以Pearson’s r特征选择方法进行参数相关性判断后,构建分析决策树指数模型,提高水平面总辐射的预测精度,通过气象参数的主成分提取,实现训练集降维。采用XGBoost算法构建预测模型,加入正则项控制模型的复杂度,降低过拟合率,提高模型对... 详细信息

以Pearson’s r特征选择方法进行参数相关性判断后,构建分析决策树指数模型,提高水平面总辐射的预测精度,通过气象参数的主成分提取,实现训练集降维。采用XGBoost算法构建预测模型,加入正则项控制模型的复杂度,降低过拟合率,提高模型对未知数据的适应能力。通过泰勒展开将损失函数的选取和算法优化过程去耦合,实现极端天文、气象条件下光伏电站性能的预测和模型评估。预测结果与实测值对比表明,所提预测法能自动学习缺失值的处理策略,支持多种类型的基分类器,有广泛的优化空间。在针对光伏功率P_(w)、系统效率PR、产能利用率CF的预测平均绝对百分比误差在15%以内,显示出良好的预测准确度和稳定性。

关键词：特征选择主成分分析机器学习光伏发电组合预测

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双钙钛矿Sr_(2)CoFeO_(5+δ)阴极材料的制备及其中温固体氧化物燃料电池性能研究

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无机材料学报 2024年第3期39卷 337-344,I0011,I0012页

作者：陈正鹏金芳军李明飞董江波许仁辞徐韩昭熊凯饶睦敏陈创庭李晓伟凌意瀚广东能源集团科技研究院有限公司广州510000 中国矿业大学材料科学与物理学院徐州221116 长春理工大学长春130022 广东省能源集团有限公司广州510000 广东惠州天然气发电有限公司惠州516000

随着操作温度降低,中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFCs)需要更高催化活性的阴极材料来提升电池性能。为此,本研究采用溶胶-凝胶法合成了双钙钛矿Sr_(2)CoFeO_(5+δ)(SCF)阴极材料,并探讨了SCF阴极与摩尔分数20%Sm_(2)O_(3)掺杂的CeO_(2)(S... 详细信息

随着操作温度降低,中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFCs)需要更高催化活性的阴极材料来提升电池性能。为此,本研究采用溶胶-凝胶法合成了双钙钛矿Sr_(2)CoFeO_(5+δ)(SCF)阴极材料,并探讨了SCF阴极与摩尔分数20%Sm_(2)O_(3)掺杂的CeO_(2)(SDC)进行不同比例的复合对电极性能的影响,优化了电极的化学膨胀和面积比电阻(ASR),进而提升了SOFC单电池的电化学性能。结果表明,SCF作为SOFC阴极,经950℃退火10 h后与普通电解质具有良好的化学相容性;其中,SCF与SDC按照质量比1:1复合的样品可以将纯SCF样品的平均热膨胀系数(TEC)从2.44×10^(−5)K^(−1)显著降到15.4×10^(−5)K^(−1)。此外,SCF-xSDC(x=20,30,40,50,x为SDC的质量分数)复合阴极的ASR在800℃下分别低至0.036、0.034、0.028和0.092Ω·cm^(2),SCF-40SDC在所有温度范围内都表现出更小的ASR。复合SDC可以优化SCF的三相界面且进一步提高SCF阴极的催化活性,以0.3mm厚La_(0.9)Sr_(0.1)Ga_(0.8)Mg_(0.2)O_(3-δ)(LSGM)为电解质的SCF-40SDC单电池(757 mW·cm^(−2))比SCF单电池(684 mW·cm^(−2))的最大功率密度更优,且超过目前大部分的文献报道。本研究制备的SCF−40SDC是一种性能优异的复合阴极材料,有望应用于中温固体氧化物燃料电池。

关键词：固体氧化物燃料电池双钙钛矿阴极 Sr_(2)CoFeO_(5+δ) 复合电极电化学性能