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一体式再生燃料电池双功能氧电极高分散工艺研究
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作者 张忠豪 邱殿凯 +1 位作者 彭林法 易培云 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1417-1426,共10页
一体式再生燃料电池(PEM-URFC)将燃料电池和电解池融为一体,正向耗氢发电,反向电解产氢,是理想的储能装置。双功能氧电极(BOE)是承担氧还原反应与析氧反应的核心场所,通常由Pt和IrO_(2)两种材料混合制备而成。制备BOE的浆料难分散,导致... 一体式再生燃料电池(PEM-URFC)将燃料电池和电解池融为一体,正向耗氢发电,反向电解产氢,是理想的储能装置。双功能氧电极(BOE)是承担氧还原反应与析氧反应的核心场所,通常由Pt和IrO_(2)两种材料混合制备而成。制备BOE的浆料难分散,导致催化剂利用率低、耐久性差。为了克服上述难题,本研究通过结合巯基-聚乙二醇-羧基稳定剂与间隔超声分散工艺的方法,提升了Pt-IrO_(2)浆料的分散效果和稳定性,并在此基础上制备了高分散的BOE。实验结果表明,本研究所制备的BOE富含纳米级孔,相较于通过持续超声分散工艺制备的BOE,催化剂利用率更高。极化性能测试结果表明,由本研究制备BOE所组装的PEM-URFC在0.5 A/cm^(2)工作条件下双向效率最高可达51.12%,比由持续超声分散工艺制备BOE所组装PEM-URFC的双向效率高9%;此外,在3000次加速实验后,由本研究制备BOE所组装的PEM-URFC双向效率仅衰减0.249%,低于由持续超声分散工艺制备BOE所组装PEM-URFC的1.675%。本工作所提出的结合稳定剂与间隔超声分散工艺提升分散效果的方法,对优化双功能电极的制备工艺具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 一体式再生燃料电池 双功能氧电极 稳定剂 间隔超声分散工艺
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可再生燃料电池系统在空间电源中的应用研究 被引量:10
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作者 陈宋 孙凤焕 +2 位作者 张明 戴孟瑜 崔波 《航天器工程》 2014年第6期128-134,共7页
概述了可再生燃料电池的工作原理和特性;介绍了国外可再生燃料电池的空间应用,在"太阳神"无人机和平流层飞艇上的设计验证经验,以及国内的技术发展水平;分析了可再生燃料电池系统应用于空间电源所要解决的系统优化设计、电解... 概述了可再生燃料电池的工作原理和特性;介绍了国外可再生燃料电池的空间应用,在"太阳神"无人机和平流层飞艇上的设计验证经验,以及国内的技术发展水平;分析了可再生燃料电池系统应用于空间电源所要解决的系统优化设计、电解器和燃料电池的高性能及安全性设计、功率控制器的集成化设计、氢气/氧气的空间储存及后处理等关键技术;提出了用于空间电源的可再生燃料电池系统初步设计方案,对系统的组成和工作流程、各子系统的功能和设计方式进行了论述,可为我国未来的新型航天器电源系统设计提供参考。 展开更多
关键词 空间电源 再生燃料电池系统 燃料电池 电解器 功率控制器
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带有支撑层的一体式再生燃料电池新结构及性能分析 被引量:1
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作者 刘洋 邱殿凯 +1 位作者 彭林法 林赫 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期111-119,共9页
针对一体式再生燃料电池(URFC)双向性能低的问题,以多孔传输层(PTL)与催化剂涂覆膜(CCM)之间界面接触为切入点,提出一种包含支撑层的新型URFC结构,并对PTL结构参数进行优化。通过极化曲线和电化学阻抗谱分析了不同结构URFC的性能。实验... 针对一体式再生燃料电池(URFC)双向性能低的问题,以多孔传输层(PTL)与催化剂涂覆膜(CCM)之间界面接触为切入点,提出一种包含支撑层的新型URFC结构,并对PTL结构参数进行优化。通过极化曲线和电化学阻抗谱分析了不同结构URFC的性能。实验发现:钛毡纤维结构细密化有利于提升URFC双向性能,当电流密度为1.5 A/cm 2时,带有支撑层的URFC相比传统URFC,在燃料电池模式下电压上升了69 mV,在电解槽模式下电压下降了12 mV;新结构URFC具有更小的接触阻抗及质子传输阻抗,比燃料电池模式的高频阻抗下降了16.2%。压敏纸实验和电镜测试表明,支撑层可以使催化层与PTL之间的宏观接触应力分布更加均匀,改善了钛纤维与催化层之间界面的微观接触状态,有利于提高电子传输效率及反应动力。研究可为一体式再生燃料电池结构设计及优化提供参考。 展开更多
关键词 一体式再生燃料电池 结构设计 多孔传输层 支撑层
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临近空间再生燃料电池储能系统散热风扇性能
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作者 张亚 陈红 +1 位作者 王国文 冯震 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期1428-1434,共7页
针对平流层飞艇再生燃料电池储能系统的风冷散热组件,采用Fluent计算散热风扇在设计飞行高度不同转速条件下的风压、流量、静压效率等性能参数。进而针对海拔0-20 km高度的环境温度和压力变化,计算20 k W散热能力条件下散热组件风量需... 针对平流层飞艇再生燃料电池储能系统的风冷散热组件,采用Fluent计算散热风扇在设计飞行高度不同转速条件下的风压、流量、静压效率等性能参数。进而针对海拔0-20 km高度的环境温度和压力变化,计算20 k W散热能力条件下散热组件风量需求及其对应风扇转速、功耗等变化趋势。在此基础上,进行散热组件不同海拔高度环境下的性能试验,风扇模型计算结果和试验数据吻合较好。结果表明风冷散热组件能够满足再生燃料电池储能系统在包括起飞、高空驻留和降落在内的整个任务周期的散热要求。 展开更多
关键词 临近空间 再生燃料电池 风冷散热组件 散热风扇 数值模拟 环境试验
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一体式再生燃料电池温度和热流密度非原位同步测量 被引量:2
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作者 罗潇 刘佳兴 +2 位作者 郭航 叶芳 马重芳 《新能源进展》 2018年第3期175-180,共6页
一体式再生燃料电池的热流密度和温度分布的研究对电池热管理具有重要的意义。本文将自制的薄膜传感器植入一体式再生燃料电池中,进行非原位实验研究。在给定不同气体预热温度下,测量了一体式再生燃料电池内部热流密度和局部温度,并根... 一体式再生燃料电池的热流密度和温度分布的研究对电池热管理具有重要的意义。本文将自制的薄膜传感器植入一体式再生燃料电池中,进行非原位实验研究。在给定不同气体预热温度下,测量了一体式再生燃料电池内部热流密度和局部温度,并根据已得到的温度和热流密度计算出局部表面传热系数。结果表明,在不同的气体预热温度下,流道内气体的温度和气体扩散层表面的温差维持在3℃左右。气体扩散层表面的热流密度整体呈现出下降的趋势。靠近加热棒处的温度最高,但热流密度最低。相同的气体预热温度下,流道内气体和气体扩散层表面的温差对换热量的影响要大于温度梯度的影响;气体预热温度的上升对表面传热系数h的影响不大。30℃时,表面传热系数h值在450~750 W/(m2·K)之间。40℃时,表面传热系数h在450~650 W/(m2·K)之间。 展开更多
关键词 一体式再生燃料电池 薄膜传感器 非原位实验 温度 热流密度
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一体式可再生燃料电池双功能氧催化剂的研究进展 被引量:1
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作者 郑天龙 欧明玉 +3 位作者 徐松 毛信表 王释一 和庆钢 《电化学》 CAS 北大核心 2023年第7期1-15,共15页
双功能氧催化剂的催化活性及稳定性是决定一体式可再生燃料电池能否高效运作的关键因素之一。得益于分别对于氧还原及氧析出反应特定中间产物适当的结合能,铂与铱、钌及其氧化物所制成的贵金属催化剂常被应用于一体式可再生燃料电池中... 双功能氧催化剂的催化活性及稳定性是决定一体式可再生燃料电池能否高效运作的关键因素之一。得益于分别对于氧还原及氧析出反应特定中间产物适当的结合能,铂与铱、钌及其氧化物所制成的贵金属催化剂常被应用于一体式可再生燃料电池中作为双功能氧催化剂。同时,近年来对于非铂族双功能氧催化剂的研究也取得了较大进展。本篇综述从一体式可再生燃料电池中氧还原及氧析出反应的作用机理出发,首先着重对传统铂基双功能催化剂的构效关系进行了总结,其次介绍了钙钛矿型、尖晶石型氧化物、非金属等新型双功能氧催化剂的发展趋势。此外,本文对于该研究领域所存在的限制条件和发展路线也进行了总结与展望。 展开更多
关键词 一体式可再生燃料电池 双功能氧催化剂 氧还原反应 氧析出反应 Pt基电催化剂 非Pt族电催化剂
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空间再生燃料电池系统分级能源管理方法 被引量:3
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作者 刘健 万成安 +2 位作者 孟晓脉 任亮 郭帅 《航天器工程》 CSCD 北大核心 2020年第5期77-82,共6页
针对空间再生燃料电池系统水、气、热、电多能源综合管理需求,提出一种分级能源管理方法,在传统能源管理方法的基础上采用增加管理子单元的方式实现各执行部件的区域自治和系统的实时控制。以3 kW再生燃料电池系统高效稳定的储能供电控... 针对空间再生燃料电池系统水、气、热、电多能源综合管理需求,提出一种分级能源管理方法,在传统能源管理方法的基础上采用增加管理子单元的方式实现各执行部件的区域自治和系统的实时控制。以3 kW再生燃料电池系统高效稳定的储能供电控制需求为例,对分级能源管理方法应用下电解池稳定特性、燃料电池输出特性及系统变载调节特性进行研究,并根据200 h长时运行工况、60℃温度点运行工况及加减载运行工况,对应用结果进行分析。结果表明:在200 h长时运行过程中,电解性能稳定,电解电压未见明显上升;在60℃温度点处,燃料电池工作高效,额定输出功率3 kW时效率可达66%;在半载阶跃变化时,母线电压最大波动量为5 V,调节时间约为200μs。在整个运行过程,系统工作正常、稳定,证明分级能源管理方法在空间再生燃料电池系统中应用可行,且具有控制灵活、管理高效的优势。 展开更多
关键词 空间再生燃料电池 分级能源管理 管理子单元
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用于可逆式再生燃料电池的新型电极材料 被引量:1
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作者 武宏让 《稀有金属快报》 CSCD 2003年第7期10-11,共2页
再生燃料电池(RFC)是一种采用氢气为媒介的能量储存装置,具有可长期储能的优点,与其它二次电池相比,具有较高的能量密度,但RFC体系通常比较复杂,而且价格昂贵,主要原因是它采用了两个独立的装置,即燃烧池和水电解池.
关键词 可逆式再生燃料电池 电极材料 URFC 催化剂
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不依赖空气动力的再生燃料电池
9
作者 蒋水玲 《国外舰船工程》 2002年第B05期63-68,共6页
目前正在研制一种新型低成本,大规模的储能技术作为潜艇铅酸主蓄电池的替代品,这种技术就是再生燃料电池。它经过研制和改进,其成本和性能可以与其他形式的能量储存和动力装置(包括铅酸蓄电池)相竞争。目前使用铅酸蓄电池作为应急... 目前正在研制一种新型低成本,大规模的储能技术作为潜艇铅酸主蓄电池的替代品,这种技术就是再生燃料电池。它经过研制和改进,其成本和性能可以与其他形式的能量储存和动力装置(包括铅酸蓄电池)相竞争。目前使用铅酸蓄电池作为应急电源的潜艇和舰船上应用这种系统,可以达到降低全寿期成本的目标。该系统维护保养要求低,寿命长,灵活性大,功率和储能能够彼此独立地进行调节。随着储存能力或功率需求减少,每千瓦时的成本会明显降低,只需增加很少的成本就可延长应急供电时间,该系统很容易实现高电压运行,这一点很重要。与铅酸蓄电池系统相比较,此项新技术还有其他优点:无爆炸性气体产生,充电状态易于监控,系统可实现全自动化。因此系统是免维护的,可以明显减少维护要求,该系统是燃料电池和充电电池的混合系统,其基本组成为2个储存柜,2台泵和足够产生所需功率的反应器模块。这项技术在供电业应用方面的研究和试验已经达到兆瓦级水平,正向海军应用方面发展。 展开更多
关键词 不依赖空气动力 再生燃料电池 综合全电力推进 铅酸蓄电池 潜艇
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质子交换膜燃料电池及其空间应用 被引量:9
10
作者 王东 张伟 刘向 《上海航天》 北大核心 2005年第2期39-42,共4页
介绍了质子交换膜燃料电池(PEMFC)、可再生燃料电池(RFC)的工作原理、性能和空间应用特点,以及发展航空航天器用可再生PEMFC系统的必要性和可行性。讨论了PEMFC和可再生PEMFC系统所面临的技术难点。最后,针对我国的实际情况,提出了分阶... 介绍了质子交换膜燃料电池(PEMFC)、可再生燃料电池(RFC)的工作原理、性能和空间应用特点,以及发展航空航天器用可再生PEMFC系统的必要性和可行性。讨论了PEMFC和可再生PEMFC系统所面临的技术难点。最后,针对我国的实际情况,提出了分阶段发展PEMFC和可再生PEMFC的建议。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 再生燃料电池 空间能源
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燃料电池的空间应用技术发展 被引量:8
11
作者 胡晶 李海滨 顾海涛 《上海航天(中英文)》 CSCD 2021年第1期97-104,共8页
燃料电池作为高效环保的发电装置,在空间应用上具有极大潜力。本文论述了近年燃料电池的空间应用技术,以求促进相关产业及研究的进一步发展。分别对微重力环境下的水、热管理技术进行了探讨,发现微重力中气流方向及燃料电池布置对电池... 燃料电池作为高效环保的发电装置,在空间应用上具有极大潜力。本文论述了近年燃料电池的空间应用技术,以求促进相关产业及研究的进一步发展。分别对微重力环境下的水、热管理技术进行了探讨,发现微重力中气流方向及燃料电池布置对电池性能具有显著影响,气流宜以相反方向通入,微重力环境对竖直放置和水平放置(阳极在上或阴极在上)的燃料电池性能影响不一,其中水平放置(阴极在上)和竖直放置的工况下促进了水的顺利排出。进而比较了3种常见散热方式在空间应用上的优缺点,并且对热管冷却的材料选择给出了建议。最后简要介绍了目前在航天应用上受到关注的可再生燃料电池。 展开更多
关键词 燃料电池 空间 微重力 水管理 再生燃料电池
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有助于将燃料电池组合成单一设备的新的催化剂诞生
12
作者 李人茜(编译) 《上海节能》 2022年第1期128-128,共1页
一个既能从水中产生燃料和氧化剂,又能在开关按下时将燃料和氧气转化为电和水的单一装置对地面、太空和军事都有许多好处,多年来从低环境影响到高能量密度,开发高效的成套再生燃料电池(URFC)一直是研究人员关注的焦点。
关键词 燃料电池 高能量密度 再生燃料电池 催化剂 氧化剂 开关 单一
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航天用燃料电池技术发展及展望 被引量:8
13
作者 伍赛特 《上海节能》 2019年第10期829-832,共4页
基于用于航天领域燃料电池的相关技术及其发展,重点阐述了面临的技术问题,并对前景进行了展望.在燃料电池的重点研究领域已逐渐发生迁移的年代,针对航天用燃料电池技术的研究及应用有其必要性.相关研究为科学研究及工程应用提供理论依据.
关键词 航天 燃料电池 质子交换膜燃料电池 氢氧燃料电池 碱性燃料电池 再生燃料电池
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Ir_(0.08)Ti_(0.92)O_2及其载Pt催化剂的制备与电催化性能 被引量:3
14
作者 王强 王锐 徐海波 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1962-1967,共6页
采用TiN浸渍热分解法制备了低铱含量Ir0.08 Ti0.92 O2纳米粉体,再通过微波辅助制备Pt/Ir0.08 Ti0.92 O2催化剂,并与采用传统亚当斯法制备的IrO2和商品化Pt/C进行对比研究.利用X射线衍射( XRD)、透射电子显微镜(SEM)、 X射线能量散... 采用TiN浸渍热分解法制备了低铱含量Ir0.08 Ti0.92 O2纳米粉体,再通过微波辅助制备Pt/Ir0.08 Ti0.92 O2催化剂,并与采用传统亚当斯法制备的IrO2和商品化Pt/C进行对比研究.利用X射线衍射( XRD)、透射电子显微镜(SEM)、 X射线能量散射谱(EDS)和 X射线光电子能谱(XPS)对产物进行了分析.结果表明, Ir0.08 Ti0.92 O2是一种纳米棒状金红石相固溶体,直径约15 nm,担载Pt粒度5~7 nm,其中本体Ir/Ti原子比为0.084:0.916,表面Ir/Ti原子比为0.296:0.704,表明Ir在表面发生富集.经稳态极化曲线和线性扫描伏安测试得到析氧反应的本征催化活性由高到低为 Ir0.08 Ti0.92 O2〉Pt/Ir0.08 Ti0.92 O2〉IrO2,前两者性能相近;Pt/Ir0.08 Ti0.92 O2的氧还原反应活性低于Pt/C,需进一步优化载Pt粒度.研究结果表明, Ir0.08 Ti0.92 O2既是高效、低成本的析氧反应催化剂,也是高性能载体材料,这使Pt/Ir0.08 Ti0.92 O2作为双效催化剂在成本、催化性能和稳定性上具有更大优势,也可作为优异的析氢反应催化剂. 展开更多
关键词 燃料电池 水电解 再生燃料电池 催化剂 载体
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水基推进系统综述 被引量:1
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作者 张晓光 王长辉 刘宇 《火箭推进》 CAS 2009年第1期9-15,共7页
水基推进系统的发展为航天器推进、供电、能量储存、系统构建提供了新的选择。这一系统的核心是一体化可再生燃料电池,它利用太阳能电池帆板提供的电能电解水,产生的氢氧气体既可以用于燃烧推进,又可以通过燃料电池反应重新复合为水进... 水基推进系统的发展为航天器推进、供电、能量储存、系统构建提供了新的选择。这一系统的核心是一体化可再生燃料电池,它利用太阳能电池帆板提供的电能电解水,产生的氢氧气体既可以用于燃烧推进,又可以通过燃料电池反应重新复合为水进行供电。介绍了水基推进系统的基本组成与工作原理,通过质量估算与性能分析,评估了水基推进系统的工作能力、适用范围及空间应用优势。 展开更多
关键词 火箭发动机 空间推进 水基推进系统 一体化可再生燃料电池
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国外航天飞机、空间站贮能系统的发展
16
作者 倪生麟 《中国航天》 1988年第11期35-37,共3页
未来的空间电源系统在很大程度上决定着航天飞机、航天运输系统的工作性能。据美国空军所属的劳埃德航空实验室估计,近期空间电源系统的功率要求为5~10千瓦,并指出,目前最有可能满足这个功率要求的电源系统仍为太阳能和电化学贮能装置... 未来的空间电源系统在很大程度上决定着航天飞机、航天运输系统的工作性能。据美国空军所属的劳埃德航空实验室估计,近期空间电源系统的功率要求为5~10千瓦,并指出,目前最有可能满足这个功率要求的电源系统仍为太阳能和电化学贮能装置组成的电源系统。美国联合技术公司和休斯公司也认为,未来二十年内,大多数空间任务仍将采用太阳能电源与某种能源贮存装置相匹配的电源系统;并认为,十之八九仍将使用化学贮能装置。 展开更多
关键词 电源系统 功率要求 再生燃料电池 太阳能电源 航天运输系统 镍氢电池 贮能 美国空军 再生燃料电池 双极性
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