SOFC

摘要： 固体氧化物电池(SOC),包括固体氧化物燃料电池(SOFC)和固体氧化物电解电池(SOEC),也可称陶瓷电池,主要利用陶瓷工艺制备。其中,SOFC是一种将燃料和空气的化学能直接转化为电能的能量转化装置,具有燃料适应性强,排放少,效率高的特点。而SOEC则是将电能转化为化学能的装置,是SOFC的逆过程,可以将水/二氧化碳高效率电解为氢气/一氧化碳,并产生纯氧,也可以理解为能量储存装置。

摘要： 化石能源是当今时代主要的燃料,燃烧时会释放出大量二氧化碳以及硫、氮氧化物,造成了严重的温室效应和环境污染。气候变化是人类面临的全球性问题,随着温室效应的进一步加剧,如何控制二氧化碳的排放量已经成为全球性的系统问题。在这一背景下,世界各国以全球协约的方式减排温室气体,我国由此提出了“2030年碳达峰,2060年碳中和”的战略目标。然而,想要实现“双碳”目标,还必须改变以化石能源为主体的能源结构,建立以清洁能源为源头、以氢能作为媒介的新型能源体系。在新型能源体系中,固体氧化物燃料电池(SOFC)和固体氧化物电解池(SOEC)将起到关键的作用。通过SOEC可将风光水电等低品质电能直接、高效地转化为储存在碳氢化合物中的高品质化学能,通过SOFC可将碳氢化合物中的化学能持续、高效、稳定地转化为电能,并且这个过程不受卡诺循环的限制。然而,想要真正发挥SOFC和SOEC在新型能源体系中的关键用,必须要克服性能、衰退、规模这三大挑战。

摘要： 电极材料的孔隙结构是电极支撑型固体氧化物燃料电池(ES-SOFC)长期稳定运行的关键因素。采用高温固相法合成(La_(0.75)Sr_(0.25))_(0.95)MnO_(3)(LSM95)阴极粉末、物理分散的方法制备木质纤维作为造孔剂,对SOFC阴极的孔隙结构进行优化。为模拟真实电堆内的气体损耗,设计一种测试流阻率和模拟损耗的装置,并结合X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热膨胀仪和四电极法研究孔隙结构对阴极性能的影响。结果表明,高温固相法合成的LSM95为单钙钛矿结构且颗粒均一,LSM95与氧化钇稳定的氧化锆(8YSZ)在1250°C烧结不会相互反应。木质纤维作为造孔剂,可得到具有高孔隙率的连通孔,这种孔道结构有低的空气流阻率,并且在多次模拟损耗后,电导率只下降约3%。研究结果对ES-SOFC的电极造孔有实际指导意义。

摘要： 当前热电联供技术优化方法,仅分析储能和发电装置的关系,导致优化后的热电联供技术,在环境温度和负荷率影响下,热电联供热力性能较低,为此提出考虑电气转换及储能一体化的SOFC热电联供技术优化。分析电堆电化学反应,确定SOFC产生的能源指标;依据SOFC电堆电化学反应计算结果,建立电气转换及储能一体化的SOFC热电联供系统模型结构,根据SOFC热电联供系统运行流程,分析SOFC发电装置、储能设备、热能处理设备之间的工作互通关系;基于分析结果,确定OFC热电联供技术优化目标,设计目标函数和最大装机容量约束并求解,实现SOFC热电联供技术优化。实验结果表明:在环境温度和负荷率影响下,考虑电气转换及储能一体化的SOFC热电联供技术优化方法,优化后的热电联供热力性能更高。

摘要： 以传统平板型平行流道的固体氧化物燃料电池(SOFC)电堆为研究对象,沿着气体流通方向实施离散化处理,通过节点电化学方程、质量守恒方程、能量守恒方程来完整描述电堆内部的关键参数,结合准静态假设、节点等效电阻、热物性方程等辅助方程组,建立起电堆燃料层、空气层、金属连接体层和阳极—电解质—阴极层(PEN)闭合的数学表达。利用MATLAB Simulink数学建模软件,构建了平板型SOFC电堆的仿真模型,实现了沿气体流通方分析内部温度、压力、组分、电流密度、电压和功率瞬态演变的功能,重点仿真模拟了电池片内部节点温度参数随时间演变的动态特性,结合文献数据验证所建模型的可靠性,最大误差为6.6%。研究指出,电堆阴阳极温度场稳定的时间尺度为数百秒量级,这与相关文献报道的结论一致。

摘要： 为了分析保温效果对设备热耦合及系统设计的影响,针对kW级SOFC系统“Hot-BOP”设计了三种保温方案,并进行了数值模拟和系统测试。结果表明随着保温材料导热系数的增大,热箱内的温度分布呈现均匀化趋势,设备的热耦合效应愈发强烈,造成系统和设备的实际运行参数偏离理论衡算结果。应用高性能保温材料后,采用绝热假设进行能量平衡计算获得的工艺参数作为设备设计输入不会带来显著的偏差。对比分析表明,高性能保温材料相比传统保温材料更适用于SOFC系统。

摘要： 本文总结分析了近年来国外水下无人潜航器(UUV)动力系统的类别与发展趋势和未来UUV用动力源的需求,探讨了固体氧化物燃料电池(SOFC)在UUV领域应用的可能性,并与锂离子电池和质子交换膜燃料电池(PEM)进行对比,分析其各自的优缺点。最后结合UUV的实际使用环境和运行工况,提出了一种UUV用SOFC动力系统的总体设计。

摘要： Ni-YSZ阳极支撑固体氧化物燃料电池(SOFC)在长期运行过程中,存在因阳极功能层(AFL)中Ni有流失现象导致的阳极和电池性能衰退的问题,但Ni流失的微观过程和迁移驱动力尚缺乏明确的解释。首先,测试了干氢和湿氢作为燃料的SOFC的性能变化规律;然后,采用扫描电子显微镜—能量色散谱(SEM-EDS)和X-射线衍射(XRD)表征了阳极的AFL区及支撑体内不同层的Ni元素分布规律,发现使用湿氢燃料的电池性能衰退较慢且Ni迁移效应较弱。基于此现象,提出水分子、氢气分子与Ni(OH)_(2)分子碰撞导致的迁移模型,认为燃料氢气与产物水蒸气的定向迁移带给Ni(OH)_(2)不同的动量变化,这是Ni从AFL迁移到多孔Ni-YSZ支撑体中的驱动力,此机制成功解释了干、湿氢条件下性能衰退差异现象的原因。

摘要： 甲烷水蒸气重整固体氧化物燃料电池(SOFC)系统主要包含了甲烷水蒸气重整制氢/供气单元、SOFC电堆单元、电化学测试单元等,系统通过换热器将SOFC电堆单元的余热回收再利用,可实现能源的梯级高效利用,具有良好的发展前景.针对系统中影响因素较多的甲烷水蒸气重整供氢单元进行了研究,通过调整重整反应的不同重整温度、水碳比等影响因素,对比分析了不同工况下CH4转化率的变化规律;在最优工况下,实现了甲烷水蒸气重整制氢/供气单元和SOFC电堆单元的直接耦合,对SOFC电堆进行了性能测试,并对比分析了耦合后的系统性能,提出进一步的优化方案.

摘要： 使用微量的Ni替换La0.5Sr0.5Fe0.9Mo0.1O3-δ(LSFM)中高价态的Mo离子,通过破坏其还原气氛下的稳定性,在阳极还原气氛下电极表面原位析出Fe-Ni合金纳米颗粒,从而制备出高催化性能的复合阳极催化剂,并对其作为SOFC阳极的性能进行电化学表征.实验结果显示,La0.5Sr0.5Fe0.9Mo0.07Ni0.03O3-δ(LSFMN0.03)阳极制备的单电池在H2和CO燃料下功率密度分别达到0.84 W/cm2和0.62 W/cm2(800 oC),相应的极化阻抗分别为0.35Ω·cm2和1.01Ω·cm2(800 oC).LSFMN0.03阳极的性能显著优于LSFM阳极.稳定性测试表明,H2/CO混合燃料中的H2比例大于40％时,以LSFMN0.03作阳极的单电池能保持良好的稳定性.

摘要： 本文提出了在原电厂参数不变的基础上加入脱碳与SOFC的整合系统,该系统充分利用钙基脱碳之后的高温CO2 来加热OTM子系统所需的空气,OTM系统用于生产反应需要的纯氧;另外整合系统中将余热资源与SOFC进行联合利用,并将生成的高浓度CO2进行压缩冷凝回收.同时借助Aspen Plus 流程软件对全系统进行模拟,对模拟结果进行分析,结果表明当系统脱碳效率保持0.85,煅烧温度950°C时,系统总效率达40.96%,较之原电厂40.6%的效率,整合之后的全系统弥补了因单独加入脱碳系统而造成的效率下降.此外,本文还对改变煅烧温度、脱碳效率、电池堆压力后,电池堆和全系统的性能及余热系统的净功、空气透平、燃气透平做功等变化规律做了探讨.为进一步电厂脱碳以及整合系统的优化提供有益参考.

摘要： 本文提出了在原电厂参数不变的基础上加入脱碳与SOFC的整合系统,该系统充分利用钙基脱碳之后的高温CO2 来加热OTM子系统所需的空气,OTM系统用于生产反应需要的纯氧;另外整合系统中将余热资源与SOFC进行联合利用,并将生成的高浓度CO2进行压缩冷凝回收.同时借助Aspen Plus 流程软件对全系统进行模拟,对模拟结果进行分析,结果表明当系统脱碳效率保持0.85,煅烧温度950°C时,系统总效率达40.96%,较之原电厂40.6%的效率,整合之后的全系统弥补了因单独加入脱碳系统而造成的效率下降.此外,本文还对改变煅烧温度、脱碳效率、电池堆压力后,电池堆和全系统的性能及余热系统的净功、空气透平、燃气透平做功等变化规律做了探讨.为进一步电厂脱碳以及整合系统的优化提供有益参考.

摘要： 本文提出了在原电厂参数不变的基础上加入脱碳与SOFC的整合系统,该系统充分利用钙基脱碳之后的高温CO2 来加热OTM子系统所需的空气,OTM系统用于生产反应需要的纯氧;另外整合系统中将余热资源与SOFC进行联合利用,并将生成的高浓度CO2进行压缩冷凝回收.同时借助Aspen Plus 流程软件对全系统进行模拟,对模拟结果进行分析,结果表明当系统脱碳效率保持0.85,煅烧温度950°C时,系统总效率达40.96%,较之原电厂40.6%的效率,整合之后的全系统弥补了因单独加入脱碳系统而造成的效率下降.此外,本文还对改变煅烧温度、脱碳效率、电池堆压力后,电池堆和全系统的性能及余热系统的净功、空气透平、燃气透平做功等变化规律做了探讨.为进一步电厂脱碳以及整合系统的优化提供有益参考.

摘要： 本文提出了在原电厂参数不变的基础上加入脱碳与SOFC的整合系统,该系统充分利用钙基脱碳之后的高温CO2 来加热OTM子系统所需的空气,OTM系统用于生产反应需要的纯氧;另外整合系统中将余热资源与SOFC进行联合利用,并将生成的高浓度CO2进行压缩冷凝回收.同时借助Aspen Plus 流程软件对全系统进行模拟,对模拟结果进行分析,结果表明当系统脱碳效率保持0.85,煅烧温度950°C时,系统总效率达40.96%,较之原电厂40.6%的效率,整合之后的全系统弥补了因单独加入脱碳系统而造成的效率下降.此外,本文还对改变煅烧温度、脱碳效率、电池堆压力后,电池堆和全系统的性能及余热系统的净功、空气透平、燃气透平做功等变化规律做了探讨.为进一步电厂脱碳以及整合系统的优化提供有益参考.

摘要： 本文提出了在原电厂参数不变的基础上加入脱碳与SOFC的整合系统,该系统充分利用钙基脱碳之后的高温CO2 来加热OTM子系统所需的空气,OTM系统用于生产反应需要的纯氧;另外整合系统中将余热资源与SOFC进行联合利用,并将生成的高浓度CO2进行压缩冷凝回收.同时借助Aspen Plus 流程软件对全系统进行模拟,对模拟结果进行分析,结果表明当系统脱碳效率保持0.85,煅烧温度950°C时,系统总效率达40.96%,较之原电厂40.6%的效率,整合之后的全系统弥补了因单独加入脱碳系统而造成的效率下降.此外,本文还对改变煅烧温度、脱碳效率、电池堆压力后,电池堆和全系统的性能及余热系统的净功、空气透平、燃气透平做功等变化规律做了探讨.为进一步电厂脱碳以及整合系统的优化提供有益参考.

摘要： 金属作为固体氧化物燃料电池(SOFC)连接体材料已成为研究热点. 本论文对SOFC用NiMoCr合金分别在SOFC阴极和阳极气氛条件下的高温氧化性能作了详细的研究.结果表明: 阳极(燃料极)条件下氧化所形成的是MnCr2O4尖晶石;阴极(空气极)条件下氧化所形成的是不含cr的致密NiMn2O4型尖晶石,能有效抑制Cr的挥发以降低阴极Cr毒化,并提高合金表面氧化物的导电性能.

摘要： 金属作为固体氧化物燃料电池(SOFC)连接体材料已成为研究热点. 本论文对SOFC用NiMoCr合金分别在SOFC阴极和阳极气氛条件下的高温氧化性能作了详细的研究.结果表明: 阳极(燃料极)条件下氧化所形成的是MnCr2O4尖晶石;阴极(空气极)条件下氧化所形成的是不含cr的致密NiMn2O4型尖晶石,能有效抑制Cr的挥发以降低阴极Cr毒化,并提高合金表面氧化物的导电性能.

摘要： 金属作为固体氧化物燃料电池(SOFC)连接体材料已成为研究热点. 本论文对SOFC用NiMoCr合金分别在SOFC阴极和阳极气氛条件下的高温氧化性能作了详细的研究.结果表明: 阳极(燃料极)条件下氧化所形成的是MnCr2O4尖晶石;阴极(空气极)条件下氧化所形成的是不含cr的致密NiMn2O4型尖晶石,能有效抑制Cr的挥发以降低阴极Cr毒化,并提高合金表面氧化物的导电性能.

摘要： 金属作为固体氧化物燃料电池(SOFC)连接体材料已成为研究热点. 本论文对SOFC用NiMoCr合金分别在SOFC阴极和阳极气氛条件下的高温氧化性能作了详细的研究.结果表明: 阳极(燃料极)条件下氧化所形成的是MnCr2O4尖晶石;阴极(空气极)条件下氧化所形成的是不含cr的致密NiMn2O4型尖晶石,能有效抑制Cr的挥发以降低阴极Cr毒化,并提高合金表面氧化物的导电性能.

摘要： SOFC复合阳极管道由多孔介质、气体流动通道、固体支撑平板组成。在多孔介质内部，存在着质量、热量、动量等各种传递过程、以及甲烷蒸气重整反应与电化学反应。采用三维数值模拟方法，对多孔介质孔隙率对上述过程的影响进行了分析。结果显示：随着孔隙率的增大，重整反应与变换反应范围略有增加；在流动通道以及多孔介质内部H2浓度都有升高趋势；多孔介质内部温度略有上升。因此，在一定范围内增加多孔介质的孔隙率对阳极的各种传递过程与化学、电化学反应具有积极影响。

摘要： 本发明提供一种SOFC发电系统以及SOFC发电系统的控制方法，涉及电工技术领域，用于解决当SOFC发电系统包含多个SOFC发电单元时，由于为多个SOFC发电单元设置独立的电池补偿装置导致SOFC发电系统结构及控制过程复杂的技术问题。本发明提供的SOFC发电系统包括：SOFC发电子系统、电池补偿子系统以及分别与SOFC发电子系统以及电池补偿子系统耦合的控制器；SOFC发电子系统以及电池补偿子系统共同接入交流母线以实现并网，SOFC发电子系统通过多个SOFC发电单元向电网提供输出功率；控制器根据SOFC发电子系统的输出功率以及SOFC发电系统的指令功率控制电池补偿子系统向电网提供功率补偿。本发明用于保障SOFC发电系统实现快速动态响应的同时，简化SOFC发电系统的结构及SOFC发电系统的控制过程。

摘要： 本说明书涉及用于固体氧化物燃料电池的片层合体、包括其的用于固体氧化物燃料电池的前体、制造用于固体氧化物燃料电池的片层合体的设备和制造用于固体氧化物燃料电池的片层合体的方法。

摘要： 所述SOFC系统(1)包括：‑用于将气态烃流(100)和蒸汽(404)重整成富氢气体(103)的燃料重整器(102)，‑包括阳极(4)和阴极(3)的固体氧化物燃料电池堆(2)，其用于使富氢气体(103)和阴极空气流(204)进行电化学反应以产生电、阳极废气流(104)和阴极贫化空气流(205)，其中阳极废气流(104)和阴极贫化空气流(205)保持分离，‑用于燃烧阳极废气流(104)和新鲜空气流(300)的混合物以完成燃烧和产生用于重整器(102)的热的燃烧器(105)，‑控制单元(601)和鼓风机(302)，控制单元(601)控制鼓风机(302)以控制新鲜空气流(300)的质量流速从而向重整器(102)提供热来重整气态烃流(100)和产生燃烧器废气流(106)，‑和热交换器(107)，其中来自阳极废气流(104)或燃烧器废气流(106)的冷凝水(403)被加热以产生蒸汽(404)。

摘要： 本发明公开了一种SOFC封装玻璃粉体的制备方法及其SOFC封装玻璃粉体、SOFC封装玻璃，涉及到高温密封材料的技术领域，步骤S1：将1#玻璃粉体和2#玻璃粉体按照一定比例混合；步骤S2；混合后的粉体内加入溶剂形成密封浆料；步骤S3；调节密封浆料粘度。在使用时，解决了现有技术只能各自配合却无法将各自优势特性汇集使用的短板，实现了密封材料在SOFC单电池以及电池堆中应用的最佳效果。本发明将高温炉用夹钳改进后用于平管式固体氧化物燃料电池堆的侧面封装过程。

摘要： 本发明涉及增程器技术领域，尤其涉及一种SOFC增程系统的控制方法、SOFC增程系统及车辆。SOFC增程系统的控制方法包括：启动SOFC并判断SOFC是否达到工作温度。若SOFC未达到工作温度，辅助动力装置向车辆的驱动电机供电。若SOFC达到工作温度，则SOFC以设定的输出功率向驱动电机供电。判断车辆当前的需求功率是否大于SOFC的输出功率。若是，SOFC与辅助动力装置共同向驱动电机供电。若否，SOFC分别向辅助动力装置和驱动电机供电。SOFC增程系统及车辆通过SOFC增程系统的控制方法以使SOFC保持稳定的功率输出，解决了SOFC的功率输出的动态响应较慢的问题。

摘要： 本发明属于阴极材料技术领域，具体涉及一种掺杂的中低温SOFC阴极材料及其制备方法、应用和SOFC阴极材料。该材料的化学通式为：Sr3MFe3‑xCoxO10‑δ。其制备方法包括步骤：1)将可溶性Sr2+的盐、M2O3、可溶性Fe3+的盐和可溶性Co2+的盐溶于稀酸中，然后加入柠檬酸和乙二胺四乙酸，再滴加氨水调节溶液pH值为中性，再搅拌反应，待反应完后，将反应混合物加热至自燃，得到前驱体；2)将前驱体煅烧，得到掺杂的中低温SOFC阴极材料。本发明的阴极材料，通过M的掺杂提高材料的结构稳定性、降低材料的热膨胀系数，通过Co的掺杂提高材料的电导率、获得性能优异的SOFC阴极材料，使得阴极材料在中低温范围内具有高电导率和高氧还原反应催化活性。

摘要： 本发明提供一种SOFC发电系统以及SOFC发电系统的控制方法，涉及电工技术领域，用于解决当SOFC发电系统包含多个SOFC发电单元时，由于为多个SOFC发电单元设置独立的电池补偿装置导致SOFC发电系统结构及控制过程复杂的技术问题。本发明提供的SOFC发电系统包括：SOFC发电子系统、电池补偿子系统以及分别与SOFC发电子系统以及电池补偿子系统耦合的控制器；SOFC发电子系统以及电池补偿子系统共同接入交流母线以实现并网，SOFC发电子系统通过多个SOFC发电单元向电网提供输出功率；控制器根据SOFC发电子系统的输出功率以及SOFC发电系统的指令功率控制电池补偿子系统向电网提供功率补偿。本发明用于保障SOFC发电系统实现快速动态响应的同时，简化SOFC发电系统的结构及SOFC发电系统的控制过程。

摘要： 本实用新型提供了一种SOFC车辆冷却结构，包括SOFC系统，连通SOFC系统的排气通道的吸附制冷系统，和与吸附制冷系统的吸附制冷管路换热的车辆冷却结构。车辆SOFC系统的排气通道连通吸附制冷系统，吸附制冷系统吸收SOFC系统排出尾气中的热量，制冷剂从吸附制冷系统的多孔吸附剂中解吸出来，形成制冷剂蒸气，由其吸附制冷管路与车辆冷却结构换热，实现对车辆的冷却液冷却，通过SOFC系统与吸附制冷系统结合，代替传统的散热器对冷却液冷却，由吸附制冷管路与车辆冷却结构换热制冷，实现对SOFC排气的低品位能源的充分利用，提高整个系统的效率。本实用新型还提供了一种SOFC汽车。

摘要： 本实用新型涉及一种SOFC的多电堆进排气系统，包括进气部分和排气部分，所述进气部分包括进气稳压腔以及设置在所述进气稳压腔上的多个进气歧管，所述进气稳压腔用于与所述SOFC的供气管连通，且所述进气歧管的数量与所述SOFC中的电堆个数相等。由于各个进气歧管均与进气稳压腔连通，因而各个进气歧管的进气压力相等，这使得燃料气或氧气可以均匀分配至各个进气歧管内，各电堆的进气量基本可以保持一致，因此SOFC整体具有较高的发电功率，提高了SOFC的发电性能。本实用新型还公开了一种采用上述多电堆进排气系统的SOFC。

摘要： 本实用新型提供了一种SOFC燃气管路，包括对电堆热箱供气的主管路，连通主管路的尾气燃烧器支路和重整器支路；主管路上设置电磁阀，尾气燃烧器支路和重整器支路上分别设置有第一MFC和第二MFC；主管路位于电磁阀的出气端还设置有对主管路内的气压进行稳压的稳压装置。主管路上设置稳压装置，稳压装置对主管路内的气流容量进行增量稳压，由稳压装置增大主管路内的气流流量，当热启动时，通过稳压装置稳定管路气压，避免由于电磁阀二次上电时，主管路和支路之间气流压力变化造成燃气进入第一MFC或第二MFC，造成电堆内部积碳，减少电堆危害。本实用新型还提供了一种SOFC系统汽车。