质子交换膜燃料电池退化机制及寿命预测方法综述 被引量：4

1

作者 章雷其 林沁 +5 位作者 刘敏 吴启亮 张雪松 赵波 胡亮 杨志宾 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期265-276,共12页

故障诊断与寿命预测是解决质子交换膜燃料电池(PEMFC)系统寿命短、成本高的有效方法。综述了PEMFC系统的退化机制,包括质子交换膜、催化层、扩散层等各个组件的退化机理。从本征因素和外部因素两方面总结了影响PEMFC系统老化的影响因素... 故障诊断与寿命预测是解决质子交换膜燃料电池(PEMFC)系统寿命短、成本高的有效方法。综述了PEMFC系统的退化机制,包括质子交换膜、催化层、扩散层等各个组件的退化机理。从本征因素和外部因素两方面总结了影响PEMFC系统老化的影响因素,特别是在运行管理过程中操作不当会加速PEMFC系统老化。介绍了表征PEMFC老化程度的常用退化性能指标,退化性能指标的选择对寿命预测方法的研究有重要意义,介绍了不同指标的优缺点以及适用情况。从模型驱动方法、数据驱动方法和混合驱动方法3方面介绍了常见的PEMFC系统寿命预测方法。模型驱动和数据驱动方法各有优缺点,混合方法可结合二者优点并提高预测的精度和准确性。最后展望了预测研究的未来发展方向。 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池 故障分析与寿命预测 剩余使用寿命 退化机制 退化性

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整体煤气化燃料电池联合发电(IGFC)技术研究进展 被引量：15

2

作者 王琦 杨志宾 +2 位作者 李初福 雷泽 刘淑琴 《洁净煤技术》 CAS 北大核心 2022年第1期77-83,共7页

整体煤气化燃料电池联合发电技术(IGFC)是一种新型煤基洁净高效发电技术,不考虑热电联供的情况下,发电效率达60%以上,可有效控制污染物的排放,为CO_(2)捕集和回收创造了条件,可实现CO_(2)的近零排放。IGFC系统一般由煤气化净化、燃料电... 整体煤气化燃料电池联合发电技术(IGFC)是一种新型煤基洁净高效发电技术,不考虑热电联供的情况下,发电效率达60%以上,可有效控制污染物的排放,为CO_(2)捕集和回收创造了条件,可实现CO_(2)的近零排放。IGFC系统一般由煤气化净化、燃料电池发电、余热回收及CO_(2)捕集和封存等子系统构成,其中燃料电池发电技术是制约IGFC发展的关键技术。固体氧化物燃料电池(SOFC)及熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)是适配IGFC系统的2种燃料电池技术,其中SOFC在生产成本及发电效率方面更具优越性。2017年国家能源集团牵头,联合中国矿业大学(北京)、北京低碳清洁能源研究院、华能清洁能源技术研究院、清华大学等,在国家重点研发计划项目支持下承担了开发100 kW级SOFC和MCFC发电单元,建成MW_(th)级CO_(2)近零排放的IGFC示范工程任务,项目成果推动了我国IGFC系统从基础技术研发向产业化迈进的步伐。 展开更多

关键词 整体煤气化燃料电池 联合发电技术 煤气化及净化 固体氧化物燃料电池 CO_(2)捕集与封存

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中低温固体氧化物燃料电池阴极界面改性研究进展 被引量：5

3

作者 郑紫微 胡亮 +3 位作者 杨志宾 雷泽 葛奔 彭苏萍 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期3339-3350,共12页

在碳达峰、碳中和目标下,我国迫切需要提高煤炭的利用效率,降低CO_(2)排放。固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种将碳氢燃料的化学能直接转换为电能的高效、环境友好的电化学转化装置。传统SOFC运行温度较高(800~1 000℃),长期高温运行会导... 在碳达峰、碳中和目标下,我国迫切需要提高煤炭的利用效率,降低CO_(2)排放。固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种将碳氢燃料的化学能直接转换为电能的高效、环境友好的电化学转化装置。传统SOFC运行温度较高(800~1 000℃),长期高温运行会导致系统成本过高,关键材料性能衰减,以及组件间元素的互扩散、相反应等诸多问题。发展中低温SOFC已经成为未来SOFC技术发展的必然选择。然而,低温下,阴极缓慢的氧还原反应(ORR)动力学和不稳定性是制约SOFC技术发展的主要挑战。近年来,阴极界面改性作为一种提高中低温SOFC性能的有效策略得到广泛研究。通过设计不同的改性界面,可以显著加速阴极ORR动力学,有效地拓展阴极三相界面,提高阴极电催化活性,进而提高电池电化学性能;同时有效限制阴极颗粒长大,减少二次相生成,提高电池寿命。综述了界面改性的结构种类和特征(复合结构,膜状界面结构,骨架/表面涂覆结构),详细介绍了原子层沉积、脉冲激光沉积、湿法浸渍3种阴极界面改性技术,以及阴极界面改性对氧离子输运、氧还原反应活性以及稳定性的影响。最后,讨论了目前阴极界面改性技术存在的问题与挑战,以及克服这些问题的可能策略,为中低温SOFC阴极材料和结构的合理设计提供指导,为SOFC的实际应用奠定基础。 展开更多

关键词 固体氧化物燃料电池 阴极 界面改性 电催化性能 稳定性

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Fe-Cr合金钢高温性能研究 被引量：3

4

作者 韩敏芳 杨志宾 +1 位作者 赵晓林 王欢 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期534-536,共3页

本文试验研制了四种Fe-Cr合金材料,其在900℃时的热膨胀率在10-11×10^-3范围内,其中Fe-Cr-4合金的热膨胀率为10.27×10^-3,与钇稳定氧化锆（YSZ）相比,热膨胀率逐渐接近;与传统合金材料相比,热膨胀率之差均有了明显下降,因而... 本文试验研制了四种Fe-Cr合金材料,其在900℃时的热膨胀率在10-11×10^-3范围内,其中Fe-Cr-4合金的热膨胀率为10.27×10^-3,与钇稳定氧化锆（YSZ）相比,热膨胀率逐渐接近;与传统合金材料相比,热膨胀率之差均有了明显下降,因而降低了界面热应力,有效改善层间的热失配现象.随着温度的升高,各合金试样的电阻率呈平缓增大的趋势.在850℃时,四种合金试样的电阻率在0.95-1.17×10^-3Ω·cm范围内,其中Fe-Cr-4试样的电阻率较低,为1.17×10^-3Ω·cm,满足用作SOFC连接体材料导电性能的要求.Fe-Cr-1、4两种合金试样的抗氧化性能较好,随着氧化时间的延长,试样表面形成稳定的3Cr2O3Fe2O3氧化层,氧化增重逐渐趋于稳定.累计氧化455 h后,Fe-Cr-1、4两种试样对应的氧化增重在0.0002 g/g左右;而Fe-Cr-2、3两种试样仍在0.0004 g/g以上. 展开更多

关键词 膨胀率 高温电阻率 抗氧化性能 固体氧化物燃料电池

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碳酸盐尾矿——粉煤灰烧结多孔材料实验研究 被引量：2

5

作者 韩敏芳 贾屹海 +1 位作者 杨志宾 原建民 《中国非金属矿工业导刊》 2006年第3期35-38,共4页

本文采用碳酸盐尾矿作为主要原料,同时使用粉煤灰作为配料进行烧结试验。利用废弃物之间化学成分的互补,通过调整配料比例,依靠适宜的工艺参数进行试验。实验结果表明,烧结可以获得多孔的材料,对于研究和制备过滤材料有一定的参考价值。

关键词 碳酸盐尾矿 粉煤灰 烧结 多孔材料 过滤

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固体氧化物电池技术及其在新型电力系统中的应用前景 被引量：2

6

作者 彭苏萍 杨志宾 +4 位作者 熊星宇 雷泽 葛奔 胡亮 金奕千 《新型电力系统》 2023年第1期66-73,共8页

双碳目标下,我国将氢能纳入终端能源体系,与电力协同互补,未来将成为终端能源消费主体。燃料电池高效可靠发电与可再生能源规模化电解制氢技术,是目前迫切需要突破的核心技术环节。固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)具有... 双碳目标下,我国将氢能纳入终端能源体系,与电力协同互补,未来将成为终端能源消费主体。燃料电池高效可靠发电与可再生能源规模化电解制氢技术,是目前迫切需要突破的核心技术环节。固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)具有全固态陶瓷结构、燃料适应性强、发电效率高、模块化运行,在大型电站、分布式发电、小型家用热电联产等固定式电力领域具有很好的应用前景,在目前以煤电为主的发电结构以及未来可再生能源高占比的新型电力系统中都可以保障电力系统的稳定性和可靠性。固体氧化物电解池(solid oxide electrolysis cell,SOEC)电解制氢技术效率高,能耗低,不需要贵金属,还能够转化利用CO_(2),实现碳循环,是未来重要的电解制氢发展方向,在电力过剩的时候可以实现储能应用同时耦合能源化工。发展基于固体氧化物电池(SOFC+SOEC)的能源高效转化与存储技术,可以为建设新型电力系统奠定技术基础,同时有利于优化能源结构、带动产业转型升级,推动能源低碳绿色革命。 展开更多

关键词 氢能 固体氧化物燃料电池 固体氧化物电解池

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水蒸气/CO_2/O_2与无烟煤共气化过程研究 被引量：2

7

作者 房益华 杨志宾 +1 位作者 李海宾 韩敏芳 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期1018-1024,共7页

为综合利用固体氧化物燃料电池(SOFCs)产生的高温水蒸气及CO_2尾气,采用流化床气化装置对水蒸气、O_2、CO_2气化晋城无烟煤过程进行了研究。结果表明:当气化温度为900℃时,增加水蒸气/CO_2摩尔比,促进了煤的水蒸气气化反应和水汽变换反... 为综合利用固体氧化物燃料电池(SOFCs)产生的高温水蒸气及CO_2尾气,采用流化床气化装置对水蒸气、O_2、CO_2气化晋城无烟煤过程进行了研究。结果表明:当气化温度为900℃时,增加水蒸气/CO_2摩尔比,促进了煤的水蒸气气化反应和水汽变换反应的发生,使气化制得的合成气中H2含量增加,CO含量先增加然后基本保持不变;随着气化剂中O_2流量的增加,合成气中CO体积分数先增加后减小,当气化剂中水蒸气、CO_2与O_2的摩尔比为14∶56∶30时,合成气中有效成分(CO+H_2)体积分数达到最大(44.9%);此外,优化得出赤泥的最佳添加量为8%,其含有的氧化铁等催化成分可以显著提高合成气中有效成分。 展开更多

关键词 晋城无烟煤 共气化 固体氧化物燃料电池 尾气

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煤气化燃料电池联合系统中固体氧化物燃料电池堆性能 被引量：1

8

作者 巴黎明 熊星宇 +1 位作者 杨志宾 彭苏萍 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期8-17,共10页

煤气化燃料电池联合系统是下一代高效、清洁发电技术的重要选择之一。为避免煤合成气在固体氧化物燃料电池堆内由于CO歧化反应形成积碳,需对合成气进行一定程度加湿。利用替代映射方法构建了固体氧化物燃料电池堆多物理场多尺度模型,分... 煤气化燃料电池联合系统是下一代高效、清洁发电技术的重要选择之一。为避免煤合成气在固体氧化物燃料电池堆内由于CO歧化反应形成积碳,需对合成气进行一定程度加湿。利用替代映射方法构建了固体氧化物燃料电池堆多物理场多尺度模型,分析不同加湿程度下的电堆性能。加湿后,电堆内水煤气变换反应速率显著增大,并与H_(2)和CO的电化学反应相互影响。在电堆内电池流道入口附近,水煤气变换反应尤为强烈,将CO快速转变为H_(2),补充了H_(2)电化学反应的消耗。但加湿程度的增大也会降低H_(2)能斯特电势,抑制流道入口段附近的H_(2)电化学反应速率。距流道入口大于60 mm的部分,CO和H_(2)分压接近平衡,水煤气变换反应减弱,气体反应速率受电化学反应控制。流道入口段H/O体积分数比和C/O体积分数比都较低,易发生积碳。50%以上的加湿可显著降低电堆内的积碳风险。加湿会造成电堆性能下降,采用的合成气组成条件下,100%加湿造成电堆性能损失4.65%。 展开更多

关键词 煤气化 固体氧化物燃料电池 电堆 替代映射 水煤气变换

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B_xS_y、B_xSe_y(x=1、2,y=1—6)团簇结构的计算模拟研究 被引量：1

9

作者 吴苗苗 李洺阳 +4 位作者 李鸿鹏 张翔 魏雪虎 杨志宾 马向东 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期1646-1651,共6页

超卤素团簇具有比卤族元素更高的电子亲和能(EA)、强氧化性及反应活性,被广泛应用于材料改性及新材料的合成等众多领域。BO_2团簇分子属于超卤素,本文基于BO_2团簇分子,根据密度泛函理论,采用B3LYP/6-311+g(3df)理论计算方法,研究了B_x... 超卤素团簇具有比卤族元素更高的电子亲和能(EA)、强氧化性及反应活性,被广泛应用于材料改性及新材料的合成等众多领域。BO_2团簇分子属于超卤素,本文基于BO_2团簇分子,根据密度泛函理论,采用B3LYP/6-311+g(3df)理论计算方法,研究了B_xS_y、B_xSe_y(x=1、2,y=1—6)团簇的几何结构、电荷分布、前线轨道分布、磁学特性及超卤素特性。研究结果表明,BS_2、B_2S_5、B_2Se_4、B_2Se_5的电子亲和能均大于卤素原子(Cl)的电子亲和能3.6 eV,这些团簇结构属于新型的超卤素团簇,为实验上超卤素的合成提供了理论依据。 展开更多

关键词 超卤素 团簇结构 电荷分布 密度泛函理论

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固体氧化物电解池材料发展现状与展望 被引量：2

10

作者 王傲雪 郭琳 +3 位作者 郑金玉 米万良 张盼盼 杨志宾 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期62-77,共16页

氢气具有能量密度高、清洁无污染的优点,被认为是符合低碳发展的战略能源。利用风、光、水等可再生电能转换成化学能的方式进行电解制氢已成为主要的绿色制氢方式。目前电解水技术主要包括碱水电解技术(AWE)、质子交换膜电解水技术(PEM... 氢气具有能量密度高、清洁无污染的优点,被认为是符合低碳发展的战略能源。利用风、光、水等可再生电能转换成化学能的方式进行电解制氢已成为主要的绿色制氢方式。目前电解水技术主要包括碱水电解技术(AWE)、质子交换膜电解水技术(PEM)和固体氧化物电解水技术(SOEC)等,其中SOEC效率高、无需使用贵金属催化剂,是高效大规模制氢的首选。SOEC在高温下运行,要求所用材料在高温下具有高导电性和稳定性等特点,同时不同部件所用材料应与热膨胀系数匹配、具有良好相容性,因此从材料方面总结了SOEC阴极、阳极、电解质3种关键部件的材料研究现状。目前阴极材料主要为金属陶瓷和钙钛矿型陶瓷2类材料,阴极高温高湿环境易导致金属陶瓷类材料失活,在长期运行中存在金属的氧化、损失、团聚等问题,因此讨论了制备复合电极、增加阻挡层、制备精细多孔结构等提高金属陶瓷材料稳定性的方法,简述了钙钛矿型陶瓷类材料存在的低催化活性等问题,并介绍了如掺杂过渡、金属原位溶出、负载活性金属纳米粒子等方法以提高材料性能;阳极材料主要为钙钛矿类材料,主要阐述了阳极运行中性能下降的因素,如长期运行过程中分层、裂纹等问题导致阳极材料长期稳定性较差,并讨论了增加阻挡层、循环操作、制备具有高电导率和催化活性的钙钛矿材料等方法,提高阳极稳定性;电解质材料主要由萤石型或钙钛矿类材料组成,重点介绍了制备高电导率材料、薄膜化工艺2种方案降低其阻抗。并对SOEC商业化现状进行介绍,SOEC目前还处于起步阶段,但随研究不断深入,其性能逐步提升,美国、欧盟等发达国家均在积极布局SOEC的商业化应用。最后结合材料发展现状对SOEC的商业化应用前景进行了讨论与展望。 展开更多

关键词 固体氧化物电解池 制氢 电极材料 电解质 高温电化学

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基层食品快检中存在的问题和对策探讨 被引量：8

11

作者 朱星晔 杨志宾 刘海玲 《食品安全导刊》 2018年第9期116-116,共1页

基层食品安全问题是关乎人们切身安全的重要问题,因此基层食品快检工作就显得尤为重要。本文首先探讨了基层食品快检中存在的问题,而后就这些问题提出针对性的解决对策。只有确保快检工作落实到位,才能保证基层食品的安全。

关键词 基层食品 快检 安全 质量

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