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甲醇重整固体氧化物燃料电池热电联产系统热力学分析与优化设计 被引量:1
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作者 李青山 郝勇生 +2 位作者 翁方龙 韩敏芳 孙立 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第2期502-512,I0009,共12页
甲醇燃料因其来源广泛、易于储运的特点,在固体氧化物燃料电池的船舶应用方面具有较大的潜力。该文提出面向船舶平台的甲醇燃料固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)热电联产系统,基于甲醇重整反应动力学建立重整反应器模型... 甲醇燃料因其来源广泛、易于储运的特点,在固体氧化物燃料电池的船舶应用方面具有较大的潜力。该文提出面向船舶平台的甲醇燃料固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)热电联产系统,基于甲醇重整反应动力学建立重整反应器模型,通过Aspen Custom Model软件建立SOFC机理模型。针对甲醇重整过程水醇比及反应器温度、SOFC工作过程燃料利用率及工作温度双参数共同作用的影响进行详细分析。结果表明,甲醇重整过程最佳水醇比为1.3/1,最佳反应出口温度为280℃;SOFC最佳工作温度和燃料利用率分别为760℃和0.65;系统能量损失和(火用)损失随SOFC电功率增加而增加;SOFC电功率为50 kW时,SOFC电效率、系统能量效率和(火用)效率分别为59%、89%和41%。所提出的热电联产系统可实现高效热电供应,为SOFC船舶平台应用提供一定建议。 展开更多
关键词 甲醇蒸汽重整 固体氧化物燃料电池 低温催化燃烧 热力学性能
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固体氧化物燃料电池用甲醇水蒸气重整反应器研究进展
2
作者 胡洋 韩传军 +5 位作者 胡强 李汶颖 安全成 苏洋 武洪松 袁果 《化工进展》 北大核心 2025年第1期169-183,共15页
固体氧化物燃料电池分布式热电联供技术是建设“清洁、低碳、安全、高效”现代能源体系、提高能源供给、保障能源消费安全的重要途径。氢是固体氧化物燃料电池最主要且最适合的燃料,然而,固体氧化物燃料电池分布式热电联供技术的应用受... 固体氧化物燃料电池分布式热电联供技术是建设“清洁、低碳、安全、高效”现代能源体系、提高能源供给、保障能源消费安全的重要途径。氢是固体氧化物燃料电池最主要且最适合的燃料,然而,固体氧化物燃料电池分布式热电联供技术的应用受限于氢储运技术的发展。采用液态甲醇作为储氢载体现场重整制氢,有望在氢源供应问题上实现突破。为研究国内外固体氧化物燃料电池用甲醇水蒸气重整反应器进展,本文概述了氢源供应方式,着重总结了现场重整制氢的核心设备——甲醇水蒸气重整反应器的结构功能和供热方式,分析了影响反应器重整性能的操作参数和结构参数,并介绍了甲醇水蒸气重整反应器与固体氧化物燃料电池集成发电的特点,提出固体氧化物燃料电池用甲醇水蒸气重整反应器未来发展方向包括大功率甲醇水蒸气重整反应器的设计、大功率甲醇水蒸气重整反应器制氢机理及传热传质特性研究,以及采用甲醇水蒸气重整反应器直接为中温固体氧化物燃料电池供氢发电的性能。 展开更多
关键词 燃料电池 化学反应器 甲醇水蒸气重整 分布式热电联供
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5 kW重整甲醇高温质子交换膜燃料电池系统设计与性能
3
作者 张劲 郭志斌 +2 位作者 罗来明 卢善富 相艳 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期1697-1704,共8页
相对于纯氢,液态甲醇具有储运方便、来源广泛以及体积能量密度高等优点,并可通过现场重整制氢与高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)联合发电,有望解决低温PEMFC用氢难的挑战。优选具有完全自主知识产权的高性能HT-PEMFC电堆与甲醇重整器(... 相对于纯氢,液态甲醇具有储运方便、来源广泛以及体积能量密度高等优点,并可通过现场重整制氢与高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)联合发电,有望解决低温PEMFC用氢难的挑战。优选具有完全自主知识产权的高性能HT-PEMFC电堆与甲醇重整器(MSR),其中HT-PEMFC电堆在160℃、氢/空和低化学计量比下的输出功率可达5.46 kW@80 A,而甲醇重整器输出气量达5 m^(3)(标准状况)/h,氢气浓度高达74.8%,CO浓度仅为1%,满足HT-PEMFC运行需求。将MSR与HT-PEMFC进行耦合,采用高、低温热子系统并联的方式构建了高性能的MSR/HT-PEMFC系统,其输出功率与电堆在纯氢条件下的输出功率相同,而甲醇水溶液(体积比6/4)单耗最低仅为0.81 kg/(kW·h),表明该系统甲醇水溶液单耗低、输出性能高,具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 燃料电池 重整甲醇燃料电池 甲醇重整 系统 集成
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车载甲醇重整制氢燃料电池系统建模与供氢管理 被引量:1
4
作者 周苏 谢正春 +3 位作者 孙延 金杰 张寅之 裴冯来 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期1596-1605,共10页
针对车载甲醇重整制氢燃料电池汽车在实际运行过程中氢气需求问题,设计了面向控制的供氢策略。首先基于Matlab/Simulink平台,搭建了甲醇重整制氢燃料电池系统和整车仿真模型。结合实际工况中整车对燃料电池提出的动态功率需求,以甲醇消... 针对车载甲醇重整制氢燃料电池汽车在实际运行过程中氢气需求问题,设计了面向控制的供氢策略。首先基于Matlab/Simulink平台,搭建了甲醇重整制氢燃料电池系统和整车仿真模型。结合实际工况中整车对燃料电池提出的动态功率需求,以甲醇消耗最低为目标,提出一种基于时间序列指数预测算法提前预知燃料电池耗氢速率进而实时调整重整系统的甲醇供应量的策略。C-WTVC工况仿真结果表明,该策略可使综合等效醇耗降低1.47%。此外,考虑到工况频繁变化会降低甲醇重整效率,进一步设计了一种基于规则的供氢管理策略,维持甲醇重整器运行在高效率区,CWTVC工况下综合等效醇耗降低3.82%。 展开更多
关键词 甲醇重整燃料电池汽车 自热重整 控制系统 供氢管理
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燃料电池甲醇重整制氢研究进展 被引量:13
5
作者 张菊香 史鹏飞 +1 位作者 张新荣 刘春涛 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2004年第5期359-361,共3页
阐述了燃料电池中甲醇重整制氢的现实意义,对甲醇重整催化剂和重整器的研制与开发进行了综述。评述了甲醇分解、甲醇水蒸气重整和甲醇氧化重整催化剂的研究情况。根据燃料电池上甲醇重整器的技术要求,介绍了用于甲醇重整制氢的管式、板... 阐述了燃料电池中甲醇重整制氢的现实意义,对甲醇重整催化剂和重整器的研制与开发进行了综述。评述了甲醇分解、甲醇水蒸气重整和甲醇氧化重整催化剂的研究情况。根据燃料电池上甲醇重整器的技术要求,介绍了用于甲醇重整制氢的管式、板式和微反应器。开发高效催化剂和研制低温快速启动、自供热的小型甲醇重整器是实现甲醇重整制氢用于燃料电池的研究方向。 展开更多
关键词 燃料电池 甲醇重整 制氢 催化剂 重整
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甲醇水蒸气、氧气重整制氢研究进展——质子交换膜燃料电池氢源的开发 被引量:10
6
作者 亓爱笃 王树东 +1 位作者 付桂芝 吴迪镛 《石油与天然气化工》 CAS CSCD 北大核心 1999年第2期82-85,共4页
根据质子交换膜燃料电池氢源的技术要求,本文对甲醇水蒸气、氧气重整制氢现状进行了综述,对产品气的分离与净化提出了可行的路线,为氢氧质子交换膜燃料电池最终实现装车提供了保障,为能源的有效利用和环境的有效保护提供了新思路。
关键词 燃料电池 氢源 甲醇 重整 制氢
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燃料电池中甲醇制氢重整器的研制进展 被引量:6
7
作者 张菊香 史鹏飞 +1 位作者 张新荣 刘春涛 《天然气化工—C1化学与化工》 CAS CSCD 北大核心 2004年第1期65-69,共5页
阐述了燃料电池上甲醇重整制氢的现实意义,综述了甲醇重整器的工艺流程和组成单元。典型的燃料电池甲醇重整器一般由原料供应单元、甲醇重整单元、热量循环单元和重整气净化单元组成,重点介绍了各个组成单元的开发研制情况,并对甲醇重... 阐述了燃料电池上甲醇重整制氢的现实意义,综述了甲醇重整器的工艺流程和组成单元。典型的燃料电池甲醇重整器一般由原料供应单元、甲醇重整单元、热量循环单元和重整气净化单元组成,重点介绍了各个组成单元的开发研制情况,并对甲醇重整器的整体研究现状进行了评述和展望。 展开更多
关键词 甲醇 制氢 重整 燃料电池
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燃料电池电动车车载甲醇重整器 被引量:4
8
作者 陶跃武 万钢 马建新 《汽车技术》 北大核心 2003年第10期10-13,共4页
对目前世界几大汽车公司研制开发的燃料电池电动汽车车载甲醇重整器加以介绍,着重讨论了重整器的设计与重整催化剂的布置。指出,甲醇重整器的效果良好,但重整器出口富氢重整气中CO的含量仍然很高,而较高浓度的CO会使燃料电池电极中毒。... 对目前世界几大汽车公司研制开发的燃料电池电动汽车车载甲醇重整器加以介绍,着重讨论了重整器的设计与重整催化剂的布置。指出,甲醇重整器的效果良好,但重整器出口富氢重整气中CO的含量仍然很高,而较高浓度的CO会使燃料电池电极中毒。因此,从重整器中产生出来的重整气在进入燃料电池以前要进行净化。 展开更多
关键词 燃料电池 电动汽车 燃料 车载甲醇重整 重整催化剂 设计
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用于燃料电池汽车重整器的CO脱除技术 被引量:8
9
作者 严菁 马建新 万钢 《天然气化工—C1化学与化工》 CAS CSCD 北大核心 2002年第5期35-38,共4页
烃类重整产生的氢气中含有的CO会使燃料电池的Pt电极中毒 ,必须将其控制在极低的浓度水平。
关键词 CO 脱除技术 燃料电池汽车 重整 二氧化碳
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燃料电池电动车用甲醇重整催化剂研究进展 被引量:4
10
作者 李永峰 董新法 林维明 《天然气化工—C1化学与化工》 CAS CSCD 北大核心 2002年第4期45-49,共5页
对甲醇重整制氢过程使用的传统催化剂 (即镍系催化剂、钯系催化剂和铜系催化剂 )和新型催化剂 (即一步转化类催化剂 )的研究与发展现状进行了评述 。
关键词 燃料电池电动车 甲醇 铜系催化剂 氢气 制备 催化重整
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甲醇重整气为燃料的质子交换膜燃料电池 被引量:10
11
作者 洪学伦 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期1564-1567,共4页
In this work, methanol reforming and methanol reformate gas coupled with a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC)were investigated.The results of the methanol reforming system showed that the system worked stably.... In this work, methanol reforming and methanol reformate gas coupled with a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC)were investigated.The results of the methanol reforming system showed that the system worked stably.The H2 concentration at the outlet was 43%~45%, CO concentration was 0—6×10-6, and the system pressure was 0.22—0.25 MPa(gage).The H2 utility of a single PEMFC was 83%, and the H2 emission concentration of the fuel cell was lower than 12%.The PEMFC power was strongly influenced by the purity of H2, particularly in the presence of CO.The PEMFC performance showed a reduction trend in the order of pure H2, reformate gas and mixture gases.A small amount of CH3OH or (CH3)2O had no apparent effect on the performance of the single fuel cell. 展开更多
关键词 甲醇重整制氢 质子交换膜燃料电池 联合试验
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燃料电池上甲醇水蒸气重整制氢研究进展 被引量:1
12
作者 张新荣 史鹏飞 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2002年第B07期243-246,共4页
介绍了燃料电池电动车的研究与发展 ,评述了在燃料电池上甲醇水蒸气重整制氢的现实意义。重点讨论了甲醇水蒸气重整制氢催化剂体系 :铜系催化剂和贵金属系催化剂。详细介绍了铜系催化剂的开发研究现状 ,铜系催化剂的活性组分 ,以及制备... 介绍了燃料电池电动车的研究与发展 ,评述了在燃料电池上甲醇水蒸气重整制氢的现实意义。重点讨论了甲醇水蒸气重整制氢催化剂体系 :铜系催化剂和贵金属系催化剂。详细介绍了铜系催化剂的开发研究现状 ,铜系催化剂的活性组分 ,以及制备工艺、活化条件、反应状况和催化剂的物理结构等因素对铜系催化剂性能的影响。阐述了贵金属催化剂的研究现状以及甲醇水蒸气重整制氢新型催化剂的开发。评述了甲醇水蒸气重整制氢的反应机理和反应动力学的研究现状。 展开更多
关键词 燃料电池 甲醇水蒸气重整 制氢 催化剂
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电解重整式甲醇燃料电池系统 被引量:2
13
作者 李庆 叶强 杨晓光 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期1373-1379,共7页
为解决直接甲醇燃料电池中甲醇氧化活性低及甲醇穿透问题,提出一种新型的电解重整式甲醇燃料电池系统。在系统中,高温电解重整器重整甲醇为常温燃料电池供氢,燃料电池的部分电能供给电解重整器使用。通过对系统的物料流、焓流、有效能... 为解决直接甲醇燃料电池中甲醇氧化活性低及甲醇穿透问题,提出一种新型的电解重整式甲醇燃料电池系统。在系统中,高温电解重整器重整甲醇为常温燃料电池供氢,燃料电池的部分电能供给电解重整器使用。通过对系统的物料流、焓流、有效能流的分析,确定了系统中的不可逆因素。结果表明:电解重整器电压是影响系统效率的重要参数;升高重整器温度可以显著降低其电压,但必须采用合理的压力、甲醇溶液浓度以抑制甲醇溶液的蒸发,降低热量损失。与传统的直接甲醇燃料电池系统以及高温甲醇热重整联合质子交换膜燃料电池系统相比,该系统性能较高、结构紧凑。 展开更多
关键词 甲醇重整 电解 制氢 燃料电池
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便携式甲醇蒸汽重整制氢耦合固体氧化物燃料电池实验装置设计 被引量:4
14
作者 马跃 林蔚然 +9 位作者 姚越 王陈鹏 杨华政 蔡思 郭劲 赵小波 陶涛 姚英邦 鲁圣国 梁波 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2022年第4期173-177,共5页
该文提出一种用于本科教学实验的甲醇蒸汽重整制氢(MSR)和微管式固体氧化物燃料电池(MTSOFC)教学演示仪。阳极支撑型MTSOFC和MSR催化剂分别使用挤出成型-浸浆工艺和液相合成法制备。结合扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)表征MTSOF... 该文提出一种用于本科教学实验的甲醇蒸汽重整制氢(MSR)和微管式固体氧化物燃料电池(MTSOFC)教学演示仪。阳极支撑型MTSOFC和MSR催化剂分别使用挤出成型-浸浆工艺和液相合成法制备。结合扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)表征MTSOFC和MSR催化剂材料特性,并使用色谱、电子负载分析本教学演示仪器的功能特性。纳米铜修饰的氧化锌MSR催化剂,在防止碳沉积的同时,其氢气选择率>40%。便携式教学演示仪使用的MTSOFC以甲醇重整合成气为原料,在720℃操作时,最大输出功率密度(MPD)为0.53 W·cm^(–2)。本仪器还配制了额外的扩展接线柱,学生可根据其他应用场景,展示燃料电池的功率特性。 展开更多
关键词 甲醇蒸汽重整制氢 微管式燃料电池 本科教学实验
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基于甲醇重整的燃料电池与有机朗肯循环耦合热电联产系统性能分析 被引量:2
15
作者 张钟 安吉振 +2 位作者 潘佩媛 陈衡 徐钢 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期1068-1076,共9页
为了解决氢能储运困难问题,实现甲醇燃料的高效和清洁利用,提出一种基于甲醇重整的燃料电池与有机朗肯循环耦合热电联产系统。在所提出系统中,甲醇与水在中低温条件下发生重整反应生成富氢合成气。在燃料电池中,合成气的化学能转化为电... 为了解决氢能储运困难问题,实现甲醇燃料的高效和清洁利用,提出一种基于甲醇重整的燃料电池与有机朗肯循环耦合热电联产系统。在所提出系统中,甲醇与水在中低温条件下发生重整反应生成富氢合成气。在燃料电池中,合成气的化学能转化为电能,燃料电池的高温废气不仅用于加热空气也可作为有机朗肯循环的热源,实现了能量的梯级利用。在系统稳定运行的条件下,对新系统进行能量分析、㶲分析和经济性分析。结果表明:系统输出电力为147.372 kW,系统总效率为51.29%,系统㶲效率为40.56%;新系统的动态回收周期为4.97 a;在15年的运营周期内,净现值为127.94万元。 展开更多
关键词 甲醇重整 燃料电池 有机朗肯循环 性能分析
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重整甲醇高温聚合物电解质膜燃料电池研究进展与展望 被引量:6
16
作者 严文锐 张劲 +2 位作者 王海宁 卢善富 相艳 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期2980-2992,共13页
甲醇作为一种安全便捷的液态储氢燃料,具有高含氢量以及高体积能量密度,可经重整为富氢气后与燃料电池系统集成为重整甲醇高温聚合物电解质膜燃料电池,从而高效地将甲醇和氧气的化学能转变为电能。本文针对重整甲醇高温聚合物电解质膜... 甲醇作为一种安全便捷的液态储氢燃料,具有高含氢量以及高体积能量密度,可经重整为富氢气后与燃料电池系统集成为重整甲醇高温聚合物电解质膜燃料电池,从而高效地将甲醇和氧气的化学能转变为电能。本文针对重整甲醇高温聚合物电解质膜燃料电池的不同类型(外置重整型和内置重整型),分别对其系统集成的实现与发展进行了总结,并介绍了其现阶段在军用和民用方面的应用情况,同时指出了技术研究与应用存在的瓶颈,并对未来的研究方向进行了展望。未来提升重整甲醇高温聚合物电解质膜燃料电池性能的努力在于开发低温工作的高效甲醇重整催化剂,以及高温稳定运行的聚合物电解质膜和非贵金属材料等燃料电池关键材料。 展开更多
关键词 燃料电池 重整甲醇燃料电池 外置重整 内置重整 集成
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面向便携式燃料电池的微型甲醇重整反应器研究进展 被引量:3
17
作者 穆昕 《中国沼气》 北大核心 2017年第4期58-60,共3页
沼气是通过发酵方式循环利用的生物质能,具有能源、生态、环保、经济和社会的多重功能。基于沼气的甲烷可生产甲醇,甲醇再进一步化学转换制氢是沼气高质化利用重要途径之一。文章综述了近几年来面向便携式燃料电池的微型甲醇重整反应器... 沼气是通过发酵方式循环利用的生物质能,具有能源、生态、环保、经济和社会的多重功能。基于沼气的甲烷可生产甲醇,甲醇再进一步化学转换制氢是沼气高质化利用重要途径之一。文章综述了近几年来面向便携式燃料电池的微型甲醇重整反应器的研究进展,列举了国内外研究机构的微型制氢反应器现状,讨论了反应器的设计、制造及性能。 展开更多
关键词 甲醇重整 微型反应器 燃料电池
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甲醇制氢的低温常压催化工艺有望在汽车燃料电池上应用
18
作者 张伟清 《石油炼制与化工》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期11-11,共1页
一般情况下,甲醇重整制氢发生在多相催化工艺的高温气相中,高温(大于200℃)和高压(2.5~5.0MPa)操作限制了其在移动设备上的应用。目前,最先进的重整甲醇燃料电池的效率只有约40%,且燃料电池催化体系耐受一氧化碳的浓度非常... 一般情况下,甲醇重整制氢发生在多相催化工艺的高温气相中,高温(大于200℃)和高压(2.5~5.0MPa)操作限制了其在移动设备上的应用。目前,最先进的重整甲醇燃料电池的效率只有约40%,且燃料电池催化体系耐受一氧化碳的浓度非常低(低于10μg/g)。 展开更多
关键词 甲醇燃料电池 催化工艺 甲醇制氢 低温常压 应用 汽车 重整制氢 移动设备
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燃料电池甲醇重整制氢反应器研究进展
19
作者 王勤 赵青 +2 位作者 吴荣生 陶新明 张宸 《应用化工》 CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期297-300,共4页
以甲醇重整制氢反应器的产氢能力为分类依据,综述了国内外在甲醇重整制氢反应器领域的研究进展,重点介绍了甲醇重整制氢反应器的集成方式及在燃料电池系统中的性能表现。通过对比国内外的研究现状,提出了我国在甲醇重整制氢反应器研发... 以甲醇重整制氢反应器的产氢能力为分类依据,综述了国内外在甲醇重整制氢反应器领域的研究进展,重点介绍了甲醇重整制氢反应器的集成方式及在燃料电池系统中的性能表现。通过对比国内外的研究现状,提出了我国在甲醇重整制氢反应器研发方面存在的不足及努力方向。 展开更多
关键词 甲醇重整 制氢 反应器 重整 燃料电池
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甲醇燃料电池汽车在美完成行车试验
20
《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2002年第11期65-66,共2页
关键词 甲醇燃料电池汽车 行车试验 美国 戴姆勒-克莱斯勒公司 推出
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