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Future development of solid oxide fuel cell 被引量:1
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作者 李箭 杨新民 蒲健 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2006年第5期396-397,共2页
Solid oxide fuel cell(SOFC) technology and its status and problems were briefly described.Several topics for furtherresearch and development were proposed.
关键词 solid oxide fuel cell future development RESEARCH
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Data-driven nonlinear control of a solid oxide fuel cell system 被引量:2
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作者 李益国 沈炯 +2 位作者 K.Y.Lee 刘西陲 费文哲 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2012年第7期1892-1901,共10页
Solid oxide fuel cells (SOFCs) are considered to be one of the most important clean,distributed resources. However,SOFCs present a challenging control problem owing to their slow dynamics,nonlinearity and tight operat... Solid oxide fuel cells (SOFCs) are considered to be one of the most important clean,distributed resources. However,SOFCs present a challenging control problem owing to their slow dynamics,nonlinearity and tight operating constraints. A novel data-driven nonlinear control strategy was proposed to solve the SOFC control problem by combining a virtual reference feedback tuning (VRFT) method and support vector machine. In order to fulfill the requirement for fuel utilization and control constraints,a dynamic constraints unit and an anti-windup scheme were adopted. In addition,a feedforward loop was designed to deal with the current disturbance. Detailed simulations demonstrate that the fast response of fuel flow for the current demand disturbance and zero steady error of the output voltage are both achieved. Meanwhile,fuel utilization is kept almost within the safe region. 展开更多
关键词 solid oxide fuel cell sofc data-driven method virtual reference feedback tuning (VRFT) support vector machine(SVM) ANTI-WINDUP
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Development and optimisation of electrode materials in solid oxide fuel cells 被引量:2
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作者 JIANG San ping(Fuel Cell Strategic Research Programme, School of Mechanical and Production Engineering,Nanyang Technological University, Nanyang Avenue, Singapore 639798) 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2002年第3期133-137,共5页
Solid oxide fuel cell (SOFC) is an all solid electrochemical device to convert fuels such as hydrogen and natural gas to electricity with high efficiency and very low greenhouse gas emission compared to traditional th... Solid oxide fuel cell (SOFC) is an all solid electrochemical device to convert fuels such as hydrogen and natural gas to electricity with high efficiency and very low greenhouse gas emission compared to traditional thermal power generation plants. Moreover, the reliability and efficiency of SOFC is critically dependent on the performance and stability of its components including anode, cathode and electrolyte. This in turn is largely dependent on the material selection and the fabrication processes. In this paper, specific examples are given to demonstrate strategy and process in the development and optimisation of electrode materials such as Ni/Y 2O 3 ZrO 2 cermet anodes and (LaSr)MnO 3 based cathodes. The results also demonstrate the importance of fabrication processes and that the understanding of the electrode process plays a very important role in the optimisation process of electrode materials. 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 电极材料 电极优化
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La_(0.75)Sr_(0.25)Cr_(0.5)Mn_(0.5)O_(3)-δ−Ce_(0.8)Gd_(0.2)O_(1.9) composite electrodes as anodes in LaGaO_(3)-based direct carbon solid oxide fuel cells 被引量:2
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作者 CHEN Tian-yu XIE Yong-min +7 位作者 LU Zhi-bin WANG Liang CHEN Zhe-qin ZHONG Xiao-cong LIU Jia-ming WANG Rui-xiang XU Zhi-feng OUYANG Shao-bo 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第6期1788-1798,共11页
Direct carbon solid oxide fuel cells(DC-SOFCs)are promising,green,and efficient power-generating devices that are fueled by solid carbons and comprise all-solid-state structures.Developing suitable anode materials for... Direct carbon solid oxide fuel cells(DC-SOFCs)are promising,green,and efficient power-generating devices that are fueled by solid carbons and comprise all-solid-state structures.Developing suitable anode materials for DC-SOFCs is a substantial scientific challenge.Herein we investigated the use of La_(0.75)Sr_(0.25)Cr_(0.5)Mn_(0.5)O_(3)-δ−Ce_(0.8)Gd_(0.2)O_(1.9)(LSCM−GDC)composite electrodes as anodes for La_(0.9)Sr_(0.1)Ga_(0.8)Mg_(0.2)O_(3)-δelectrolyte-based DC-SOFCs,with Camellia oleifera shell char as the carbon fuel.The LSCM−GDC-anode DC-SOFC delivered a maximum power density of 221 mW/cm^(2) at 800℃ and it significantly improved to 425 mW/cm^(2) after Ni nanoparticles were introduced into the LSCM−GDC anode through wet impregnation.The microstructures of the prepared anodes were characterized,and the stability of the anode in a DC-SOFC and the influence of catalytic activity on open circuit voltage were studied.The above results indicate that LSCM–GDC anode is promising to be applied in DC-SOFCs. 展开更多
关键词 direct carbon solid oxide fuel cells anode material La_(0.75)Sr_(0.25)Cr_(0.5)Mn_(0.5)O_(3)-δ−Ce_(0.8)Gd_(0.2)O_(1.9) composite electrodes Ni nanoparticles
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SOFC/MGT混合动力系统性能分析及协同控制策略研究
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作者 霍海波 朱鸿翔 +3 位作者 徐胜 曹正良 许竞翔 李曦 《太阳能学报》 北大核心 2025年第6期79-88,共10页
为高效利用固体氧化物燃料电池(SOFC)的高温废热和提升系统的热电效率,提出一款以甲烷为燃料的新型固体氧化物燃料电池/微型燃气轮机(SOFC/MGT)混合动力系统。该系统在传统混合系统的基础上增设燃料旁通阀和加热器,以满足SOFC电堆入口... 为高效利用固体氧化物燃料电池(SOFC)的高温废热和提升系统的热电效率,提出一款以甲烷为燃料的新型固体氧化物燃料电池/微型燃气轮机(SOFC/MGT)混合动力系统。该系统在传统混合系统的基础上增设燃料旁通阀和加热器,以满足SOFC电堆入口温度的需求,并最大化利用其废热。为满足频繁波动的负载功率需求并确保透平具有合适的入口温度,首先基于所建混合动力系统的数学模型,对变工况条件下各组件的温度、输出功率等动态特性进行分析,然后在此基础上,设计混合动力系统的温度、功率协同控制策略。仿真结果表明,当负载功率需求频繁变化时,所设计控制系统的输出功率能实时跟踪外部功率需求变化并将透平入口温度控制到目标值,说明所设计的控制方案是有效的。此外,当负载功率需求变化时,就透平入口温度主动控制对混合动力系统性能的影响进行探究,结果表明对透平入口温度进行主动控制有利于系统功率跟踪和安全运行,并有效提高混合系统的效率。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 燃气轮机 混合系统 温度控制 功率控制
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高熵合金反应共烧保护层/接触层双层结构在SOFC阴极侧的应用
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作者 陈帮富 陈云霞 +5 位作者 余喻天 吴博 林囿辰 刘青 关成志 王建强 《陶瓷学报》 北大核心 2025年第1期96-105,共10页
铁素体不锈钢是固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)中常用的连接体材料,但是不锈钢合金在SOFC的工作温度(600℃~850℃)下仍存在表面高温氧化、Cr元素“毒化”阴极以及连接体与阴极接触面积不充分等问题。针对以上难题,本... 铁素体不锈钢是固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)中常用的连接体材料,但是不锈钢合金在SOFC的工作温度(600℃~850℃)下仍存在表面高温氧化、Cr元素“毒化”阴极以及连接体与阴极接触面积不充分等问题。针对以上难题,本研究选用MnCoNiFeCu合金粉末作为致密保护层和多孔接触层的前驱材料,合成浆料后丝网印刷至SUS 430表面上并在900℃空气烧结2 h,分别研究了保护层和接触层在烧结之后的相组成和微观结构演变。在模拟的SUS 430连接体/保护层/接触层/电池阴极/阴极支撑测试样品中,通过反应共烧制备了高熵尖晶石基保护层和接触层的双层结构。在1000 h恒温面电阻(Area-Specific Resistance,ASR)测试中,样品ASR值稳定保持在22.04 mΩ·cm^(2)~22.71 mΩ·cm^(2),而热循环测试导致样品ASR急剧增加。通过对测试样品横截面的分析,研究了高熵尖晶石基双层结构与相邻组件的相容性以及热稳定性。此外,还评估了高熵尖晶石基双层结构抑制Cr_(2)O_(3)膜的生长和阻止Cr从连接体向阴极迁移的有效性。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 高熵尖晶石 反应共烧 尖晶石 双层结构
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集成化学链制氢的CO_(2)零排放SOFC/GT/ORC混合动力系统性能
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作者 佟勇婧 王军 +6 位作者 池立勋 程思昱 段立强 张汉飞 王秋实 王浩博 黄龑 《热力发电》 北大核心 2025年第5期44-53,共10页
提出一种新型集成化学链制氢的CO_(2)零排放固体氧化物燃料电池/燃气轮机/有机朗肯循环混合动力系统,在实现高效发电的同时,高效分离捕集CO_(2)。系统以甲烷为燃料,通过化学链反应产生氢气进入燃料电池,避免了电池内部积碳现象发生,电... 提出一种新型集成化学链制氢的CO_(2)零排放固体氧化物燃料电池/燃气轮机/有机朗肯循环混合动力系统,在实现高效发电的同时,高效分离捕集CO_(2)。系统以甲烷为燃料,通过化学链反应产生氢气进入燃料电池,避免了电池内部积碳现象发生,电池阳极出口回路至化学链,燃料反应器出口与电池阴极出口气体进入燃气轮机做功,排气余热被有机朗肯循环系统回收利用,进一步提高系统效率;并建立了系统模型并进行热力学性能分析,得到系统性能随燃料流量、燃料利用率、电池工作温度及系统工作压力的变化规律。结果表明:系统综合能源利用效率可达74.10%以上,电效率可达62.42%以上,?效率达到57.73%;敏感性分析表明,系统工作压力达到7×10^(5)Pa时,系统性能达到最优。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 化学链制氢 分布式发电系统 热力学性能
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以香根草植物炭为燃料的SOFC的性能
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作者 李杜若 花秀夫 +3 位作者 朱鲸 肖杰 张永亮 韩敏芳 《电池》 北大核心 2025年第3期424-429,共6页
香根草环境适应性强,产量高,是一种优良的生物质碳源。将香根草植物炭作为燃料直接用于固体氧化物燃料电池(SOFC),不仅具有发电效率高、燃料适应性广的优势,也可实现低成本可再生生物质能源的高效利用,应用前景广泛。研究香根草秸秆植... 香根草环境适应性强,产量高,是一种优良的生物质碳源。将香根草植物炭作为燃料直接用于固体氧化物燃料电池(SOFC),不仅具有发电效率高、燃料适应性广的优势,也可实现低成本可再生生物质能源的高效利用,应用前景广泛。研究香根草秸秆植物炭的组成和微观结构;将其与SOFC电池组装成直接碳SOFC,开展电化学性能和恒电流放电研究。香根草植物炭SOFC性能优良,在800℃下,最大功率密度达到259 mW/cm^(2);以0.5 A恒流放电,电池运行时间4.98 h,放电容量为2.486 Ah,对应的比容量为8.187 Ah/g。香根草植物炭适合作为SOFC的燃料,有望应用于分布式发电装置和高能量密度电源。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池(sofc) 植物炭 香根草 功率密度 比容量
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质子导体SOFC钙钛矿电解质的研究进展
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作者 徐晓琦 梁裕彩 魏涛 《电池》 北大核心 2025年第1期166-171,共6页
质子导体固体氧化物燃料电池(P-SOFC)的低温化发展,离不开具备优异性能的电解质材料。电解质体系质子电导率不高、烧结难度大的问题,阻碍了P-SOFC的商业化发展。讨论P-SOFC常用的典型钙钛矿型电解质材料,包括BaZrO_(3)基氧化物、BaCeO_... 质子导体固体氧化物燃料电池(P-SOFC)的低温化发展,离不开具备优异性能的电解质材料。电解质体系质子电导率不高、烧结难度大的问题,阻碍了P-SOFC的商业化发展。讨论P-SOFC常用的典型钙钛矿型电解质材料,包括BaZrO_(3)基氧化物、BaCeO_(3)基氧化物和BaCeO_(3)-BaZrO_(3)基电解质材料,并对掺杂电解质BaZr_(0.9)Y_(0.1)O_(3)-δ(BZY)、Ba(Zr_(0.1)Ce_(0.7)Y_(0.2))O_(3)-δ(BZCY)和BaCe_(0.5)Zr_(0.3)Y_(0.1)Yb_(0.1)O_(3)-δ(BCZYYb)等进行讨论。 展开更多
关键词 质子导体固体氧化物燃料电池(P-sofc) 钙钛矿 电解质材料 质子传导 掺杂改性
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耦合太阳能的SOFC-MGT冷热电联供系统动态响应特性研究 被引量:1
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作者 段立强 张茂通 +2 位作者 郑楠 刘路尧 张汉飞 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1769-1779,共11页
为了研究输入侧能量波动对分布式系统的影响,建立了耦合太阳能的固体氧化物燃料电池(SOFC)-微型燃气轮机(MGT)的冷、热、电联产(CCHP)系统动态模型。分析了太阳能直射辐射波动对系统关键参数的影响规律,研究了外界电负荷波动对系统性能... 为了研究输入侧能量波动对分布式系统的影响,建立了耦合太阳能的固体氧化物燃料电池(SOFC)-微型燃气轮机(MGT)的冷、热、电联产(CCHP)系统动态模型。分析了太阳能直射辐射波动对系统关键参数的影响规律,研究了外界电负荷波动对系统性能的影响。结果表明:与未耦合太阳能的CCHP系统相比,新系统利用太阳能预热空气,制冷量和供热量分别增加了17%和9%,同时燃料量减少了1%;槽式太阳能集热器(PTC)的加入使系统发电效率随电负荷变化更加平缓,同时使最大发电效率点右移,有利于增大系统功率。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 微型燃气轮机 动态响应 系统控制
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LaNi_(0.6)Fe_(0.4)O_(3)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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作者 张琨 王宇 +3 位作者 朱腾龙 孙凯华 韩敏芳 钟秦 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期367-373,共7页
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LaNi_(0.6)Fe_(0.4)O_(3)(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SOF... 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LaNi_(0.6)Fe_(0.4)O_(3)(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0.076Ω·cm^(2);在750℃施加1 A/cm^(2)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/cm^(2)较未处理的LNF的0.66 W/cm^(2)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。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池(sofc) 阴极接触材料 LaNi_(0.6)Fe_(0.4)O_(3) 热循环
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SOFC复合孔隙阳极材料的制备及性能研究
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作者 葛岩 李志义 +2 位作者 魏炜 刘凤霞 刘志军 《电源技术》 CAS 北大核心 2024年第2期231-235,共5页
使用共流延工艺分别制备了以不同配比可溶性淀粉和碳纤维混合物作为造孔剂的阳极支撑型固体氧化物燃料电池(SOFC),阳极支撑层具有不规则的球型和直线型交错的复合孔隙,造孔剂总质量分数均为10%。电池以(Y_(2)O_(3))0.08(ZrO_(2))0.92(8Y... 使用共流延工艺分别制备了以不同配比可溶性淀粉和碳纤维混合物作为造孔剂的阳极支撑型固体氧化物燃料电池(SOFC),阳极支撑层具有不规则的球型和直线型交错的复合孔隙,造孔剂总质量分数均为10%。电池以(Y_(2)O_(3))0.08(ZrO_(2))0.92(8YSZ)及Ni作为阳极材料,其中Ni与8YSZ的质量比为1∶1,以8YSZ作为电解质材料,以(La_(0.75)Sr_(0.25))0.95MnO_(3±δ)(LSM)及8YSZ作为阴极材料。使用氢气作为燃料测试了各电池在750℃下的电化学性能,结果表明,淀粉与碳纤维质量之比为1.5的复合造孔剂所制备电池的功率密度最高,可达0.199 W/cm^(2)。扫描电子显微镜法(SEM)图像显示,淀粉和碳纤维在阳极支撑层中所形成的复合孔隙相互交织,连通性较好,具有较理想的微观结构。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 阳极支撑 复合造孔剂 微观结构 流延法
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Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂对半焦基DC-SOFC性能的影响
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作者 刘国阳 周安宁 +1 位作者 刘倩 王俊哲 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1647-1656,共10页
半焦与CO_(2)的气化反应速率是影响半焦燃料基DC-SOFC电池性能的关键。为提高半焦的CO_(2)气化反应性,采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了具有钙钛矿结构的Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂,用SEM、XRD、XPS、低温氮气吸脱附等分析手段研究了Ca_(2)Fe_... 半焦与CO_(2)的气化反应速率是影响半焦燃料基DC-SOFC电池性能的关键。为提高半焦的CO_(2)气化反应性,采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了具有钙钛矿结构的Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂,用SEM、XRD、XPS、低温氮气吸脱附等分析手段研究了Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂的形貌和结构,采用热重分析实验研究Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂对半焦燃料的CO_(2)气化反应催化活性;在Ag-GDC|YSZ|GDC-Ag电解质支撑电池系统上,研究了添加Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂对半焦燃料基DC-SOFC输出性能的影响。结果表明,随着催化剂焙烧温度的提高,Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂晶粒尺寸逐渐增大、比表面积降低,750℃焙烧的催化剂具有良好的分散性、颗粒尺寸约为0.1μm,在半焦的CO_(2)气化反应中催化作用最好;相较于CaO和Fe2O3,Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂结构中吸附氧浓度更高,在半焦的CO_(2)气化反应中表现出更为优异的催化活性;Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂的循环稳定性取决于催化剂结构的热稳定性,其循环使用时活性降低主要归因于半焦燃料中无机灰分的包裹。催化剂对DC-SOFC输出性能影响表明,当半焦中添加10%的Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂时,电池的峰值功率密度从15.3 mW/cm^(2)增大到23.7 mW/cm^(2);EIS分析表明阳极传质阻力是影响DC-SOFC输出性能和燃料利用率的主要因素,降低灰分、催化剂累积带来的传质阻力可有效提高电池寿命和燃料利用率。 展开更多
关键词 直接碳固体氧化物燃料电池 钙钛矿 催化剂 C-CO_(2)气化反应
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燃料串/并联的航空SOFC-GT混合系统性能对比分析 被引量:1
14
作者 刘禾 王静贻 +3 位作者 秦江 修心岩 姬志行 董芃 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期111-121,共11页
固体氧化物燃料电池-涡轮(SOFC-GT)混合系统作为电推进飞机的动力源时,会面临低温低压的大气环境以及对重量有严苛的要求,因此通过优化系统构型使得该混合系统满足航空应用是一种有效的解决方式。为此本文提出了燃料并联和串联的两种SOF... 固体氧化物燃料电池-涡轮(SOFC-GT)混合系统作为电推进飞机的动力源时,会面临低温低压的大气环境以及对重量有严苛的要求,因此通过优化系统构型使得该混合系统满足航空应用是一种有效的解决方式。为此本文提出了燃料并联和串联的两种SOFC-GT混合系统构型,并从热力循环理论、系统热力学性能以及系统功重比等方面依次对其进行了对比分析。结果表明,并联系统的热力学性能要优于串联系统,对于系统发电效率、比功和功重比分别提高3.32%,113.14%和34.04%,CO_(2)排放率降低3.22%。随压比的提升串联系统的效率存在最优点,随燃烧室温度的提升并联系统的效率持续下降。在空燃比为4~6的变化范围内,串联系统的输出功率变化幅度更大,相对并联系统为116.29%~87.11%。除此之外,虽然SOFC-GT混合系统的功重比相对较低,但基于其优异的效率,在系统能量密度方面整体要优于锂电池,这有利于提升电推进飞机的性能。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 燃气涡轮 发电系统 热力学性能 电推进飞机
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基于SOFC/GT和掺氢天然气的综合能源系统性能研究及经济性分析 被引量:2
15
作者 孙浩哲 张辉 +2 位作者 盛明珺 戴申华 王玉璋 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1493-1502,共10页
提出了一种以固体氧化物燃料电池(SOFC)/燃气轮机(GT)为原动机,以掺氢天然气为燃料的综合能源系统。建立了风光发电和制氢设备、SOFC/GT系统、冷热电能源转换和存储设备、碳捕集设备等多种类型能源利用设备的数学模型,在考虑多种负荷平... 提出了一种以固体氧化物燃料电池(SOFC)/燃气轮机(GT)为原动机,以掺氢天然气为燃料的综合能源系统。建立了风光发电和制氢设备、SOFC/GT系统、冷热电能源转换和存储设备、碳捕集设备等多种类型能源利用设备的数学模型,在考虑多种负荷平衡约束、设备运行约束和“双碳”目标约束的情况下研究了综合能源系统的性能与经济性。结果表明:随着燃料掺氢比的增加,SOFC/GT系统发电效率从60.36%增加到64.79%,综合能源利用率从87.80%增加到90.80%;系统使用可再生能源制氢时,碳排放量最低,尽管考虑了碳交易收益,但高昂的制氢成本导致系统运行成本最高。 展开更多
关键词 综合能源系统 固体氧化物燃料电池/燃气轮机 掺氢比 经济性分析
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氨燃料管状SOFCs中热冲击影响与性能的模拟研究 被引量:1
16
作者 赖彦辰 王哲 +2 位作者 崔大安 韩凤翚 纪玉龙 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期191-202,I0016,共13页
研究氨燃料固体氧化物燃料电池(solidoxidefuel cells,SOFCs)热冲击的产生机理将会给电池的温度管理、可靠性管理及电池的性能优化提供更多可能性。但由于化学、电化学的反应过程复杂、模型仿真所涉物理场较多,鲜有关于氨燃料SOFCs的仿... 研究氨燃料固体氧化物燃料电池(solidoxidefuel cells,SOFCs)热冲击的产生机理将会给电池的温度管理、可靠性管理及电池的性能优化提供更多可能性。但由于化学、电化学的反应过程复杂、模型仿真所涉物理场较多,鲜有关于氨燃料SOFCs的仿真研究。为此,该文通过建立耦合了吸热的氨气裂解反应、电化学反应、局部电流分布、温度分布以及物质流动的仿真模型,分析了单个阴极支撑的管状直接氨气裂解SOFCs的热冲击(热应力和热对流)形成机理。研究得出,过快且不均衡的氨气裂解反应是电池局部低温产生的主要原因,这会直接造成电池整体出现376K的温差。通过采用氨气预重整的方法能使氨SOFCs在相同操作电压下温度分布更均匀,平均温度更高,在800℃的环境温度下96%预重整的氨SOFCs能将阳极的温度极值差从62.16 K降为1.0 K,电池内部的温度分布得到显著改善。该研究可为氨燃料SOFCs的热管理优化提供重要理论依据,此外,该文详细展示的氨燃料SOFCs耦合模型的建模方法可以为用其他富氢气体做燃料的SOFCs的模拟仿真研究提供思路。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 耦合建模 热冲击 温度与物质分布 氨气裂解反应 预重整
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基于经验小波变换的SOFC泄漏故障诊断
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作者 杨瑞志 武鑫 +1 位作者 熊星宇 胡亮 《电池》 CAS 北大核心 2024年第2期170-174,共5页
固体氧化物燃料电池(SOFC)电堆通常在700℃以上的高温下工作。电堆所用密封剂在高温下易退化失效,导致泄漏故障,引发电堆的热失控和损坏,影响系统运行稳定性。提出一种基于电堆温度和电压信号的经验小波变换(EWT)诊断方法。通过EWT分解... 固体氧化物燃料电池(SOFC)电堆通常在700℃以上的高温下工作。电堆所用密封剂在高温下易退化失效,导致泄漏故障,引发电堆的热失控和损坏,影响系统运行稳定性。提出一种基于电堆温度和电压信号的经验小波变换(EWT)诊断方法。通过EWT分解温度和电压信号,得到多分辨率分析(MRA),分析其中故障特征明显的MRA信号,求出时域特征,通过设定的阈值判断是否发生泄漏。通过千瓦级电堆实验平台数据,验证EWT诊断方法可较好地检测电堆泄漏故障,且相较于电压信号,温度信号的诊断更迅速。与集合经验模态分解诊断方法相比,EWT方法可更快地诊断出泄漏故障。 展开更多
关键词 系统建模 固体氧化物燃料电池(sofc) 电堆泄漏 经验小波变换(EWT)
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Mo掺杂La_(0.5)Sr_(0.5)FeO_(3-δ)基阳极材料对DC-SOFC性能的影响
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作者 刘倩 周安宁 +3 位作者 刘国阳 王俊哲 张致 白状伟 《电源技术》 CAS 北大核心 2024年第10期1931-1941,共11页
采用溶胶-凝胶法合成了系列La_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)Mo_(x)O_(3-δ)(LSFM_(x),x=0,0.07,0.11,0.15)材料,为提高该材料与电解质的相容性,进一步采用机械混合法制备了La_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)Mo_(x)O_(3-δ)-Gd_(0.1)Ce_(0.9)O_(2-δ)(L... 采用溶胶-凝胶法合成了系列La_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)Mo_(x)O_(3-δ)(LSFM_(x),x=0,0.07,0.11,0.15)材料,为提高该材料与电解质的相容性,进一步采用机械混合法制备了La_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)Mo_(x)O_(3-δ)-Gd_(0.1)Ce_(0.9)O_(2-δ)(LSFM_(x)-GDC)复合材料,并以其为阳极,Ag-GDC为阴极,淖毛湖煤半焦为燃料,研究了Mo掺杂对直接碳固体氧化物燃料电池(DC-SOFC)催化活性及稳定性的影响。采用X射线衍射光谱法(XRD)表征了系列LSFM_(x)材料的相结构,进一步采用XRD、扫描电子显微镜法(SEM)、一氧化碳程序升温脱附(CO-TPD)和X射线光电子光谱法(XPS)研究了系列LSFM_(x)-GDC阳极材料的相组成及对电池的影响机制。与LSF-GDC相比,Mo掺杂提高了阳极材料在还原性气氛下的稳定性,并促进了氧空位的形成,提高了该阳极材料对CO的吸附性能。LSFM_(0.11)-GDC为DC-SOFC阳极时,电池的最大功率密度为83.24 mW/cm^(2),极化电阻为0.97Ω·cm^(2,)放电时长可达5.97 h,与LSF-GDC为阳极的电池相比,功率密度提高了59%,放电时长增加了3倍。研究结果对于DC-SOFC钙钛矿阳极材料的制备与应用有一定的理论意义。 展开更多
关键词 钙钛矿型氧化物 阳极材料 直接碳固体氧化物燃料电池 稳定性 催化活性
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以NH_(3)为燃料的船用SOFC-GT混合动力系统特性分析
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作者 郑天石 吕小静 +1 位作者 翁一武 马翼 《可再生能源》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1449-1457,共9页
文章设计了以氨为燃料的船用SOFC-GT混合动力系统,建立了混合动力系统的模型。对氨流量和氨分解器入口温度对氨分解转化率的影响进行了分析,并在燃料电池温度梯度、压气机喘振安全区和透平入口温度等限制条件下,研究了氨流量和氨分解器... 文章设计了以氨为燃料的船用SOFC-GT混合动力系统,建立了混合动力系统的模型。对氨流量和氨分解器入口温度对氨分解转化率的影响进行了分析,并在燃料电池温度梯度、压气机喘振安全区和透平入口温度等限制条件下,研究了氨流量和氨分解器入口温度对混合动力系统性能的影响。研究结果表明:混合动力系统的输出功率可达到350.5 kW,发电效率可达到62.40%;当氨分解器入口温度高于1050 K时,氨分解转化率接近100%;其他运行条件不变时,氨分解转化率随氨流量的提升呈降低趋势,当氨分解器入口温度较高时,氨流量对氨分解转化率下降的影响逐渐减小;当氨流量逐渐接近1.80 mol/s时,燃料电池、燃气轮机以及系统的性能均随着氨流量的提升而逐渐升高,但氨流量不宜过高,当氨流量达到1.80 mol/s时,透平入口温度已超出安全运行范围;在其他运行条件为设计工况时,随着氨分解器入口温度逐渐升至1129 K,系统整体性能随之提升。 展开更多
关键词 氨燃料 固体氧化物燃料电池 燃气轮机 船用sofc-GT 氨分解器
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LaFeO_(3)基SOFC阴极改性的研究进展
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作者 李辰雪 李刘帅 +2 位作者 殷佳辉 杨浪 朱兵 《电池》 CAS 北大核心 2024年第5期719-724,共6页
作为固体氧化物燃料电池(SOFC)的重要组成部分,阴极性能的优劣影响电池的工作效率。钙钛矿型LaFeO_(3)基半导体材料具有特殊的电子-离子混合导电性质,是一种潜在的SOFC阴极材料。综述提高阴极材料性能的策略,按掺杂位置,介绍在LaFeO_(3)... 作为固体氧化物燃料电池(SOFC)的重要组成部分,阴极性能的优劣影响电池的工作效率。钙钛矿型LaFeO_(3)基半导体材料具有特殊的电子-离子混合导电性质,是一种潜在的SOFC阴极材料。综述提高阴极材料性能的策略,按掺杂位置,介绍在LaFeO_(3)的A、B位单独掺杂和共掺杂时,采用的掺杂元素和掺杂量,并介绍纳米化、A位缺陷等修饰手段。分析改性对材料热膨胀系数、极化电阻、电化学效率和氧还原反应等性能的影响。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池(sofc) 阴极 钙钛矿 电化学性能
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