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耦合储
氢
单元的燃料电池电源
1 成果简介作为一种清洁、高效的能量转换装置, 燃料电池是各种电化学电池体系中的理论比能量“ 绝对冠军”, 而且功率密度高、电流密度大, 是最先进的能量转换技术之一。燃料电池在发电过程中,除了提供电能以外,还会产生废热。所以传统燃料电池电堆中,单片燃料电池之间通常设有冷却板,需要采用大流量的空气或者冷却水来为燃料电池散热。而燃料电池工作时需要氢气作为燃料,如果以储氢合金作为氢源,则储氢合金在释放氢气时会吸收热量。 本成果将燃料电池与储氢单元进行结构的耦合,可利用储氢合金来部分吸收燃料电池发电时产生的废热,既解决了燃料电池水管理和热管理的难题,又能解决储氢单元放氢稳定性的问题,还能降低燃料电池系统寄生功率,提高系统的功率密度和能量密度。表 1 中列出了耦合型燃料电池的性能参数。本成果耦合型质子交换膜燃料电池解决了质子交换膜燃料电池的水热管理问题,能够使燃料电池系统结构更加紧凑,能量密度和功率密度更高。 上图 耦合燃料电池的内部结构及外部结构图2 应用说明经过近十年来的电动汽车、分布式电站、电源等领域的广泛示范应用(燃料电池已经在航天、军事上得到应用,燃料电池家用电源已经在日本产业化),质子交换膜燃料电池技术的成熟度已经逐渐被用户所接受。目前,其商业化主要问题是价格较高(采用进口材料成本昂贵),而本项目利用国产原材料制备燃料电池电源,燃料电池材料供应不仅有安全保障,而且还有低成本优势,可望克服燃料电池高成本的商业化障碍。3 效益分析由于目前国内外尚无同类产品,而且各行各业对新型电源的需求比较迫切,因此本成果具有较大的推广空间。 如批量生产, 本电源价格每台约 1500 元/千瓦。 来自政府的资金补助以及军事、工业、新能源等应用领域的直接采购是使燃料电池电源商业化逐渐兴盛的主因。据美国市场研究机构 Pike Research 估计, 2016 年市场上的主力燃料电池产品功率将在 100W~2kW 之间,用于替代部分铅酸电池和柴汽油发电机,主要应用于船舶、 专用车、无人载具、 战场支持系统、 备用电源、 应急电源等。
清华大学
2021-04-13
关于对“十四五”国家重点研发计划“
氢
能
技术”等18个重点专项2021年度项目申报指南征求意见的通知
去年以来,科技部会同相关部门以习近平总书记“面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康”为基本遵循,认真贯彻十九届五中全会精神,积极开展“十四五”国家重点研发计划任务布局研究工作。在工作过程中,坚持顶层设计与集思广益相结合,2020年初面向67个部门地方和2400多家科研单位,广泛征集了1.6万份重大研发需求,为凝练形成“十四五”重点专项动议提供了重要参考;通过战略咨评委咨询、高层次专家论证、与主要部门会商沟通等方式,充分听取科学界、产业界和行业部门意见,反复深入研究,形成了国家重点研发计划“十四五”总体布局,已经国家科技计划管理部际联席会议全体会议审议通过。 “十四五”重点研发计划的组织实施,将贯彻落实十九届五中全会关于打好关键核心技术攻坚战的部署要求,持续深化科研管理改革,进一步推进政府职能转变和科研领域“放管服”改革,大力实施重点项目“揭榜挂帅”,将需求导向、问题导向、应用导向贯穿于项目形成和组织实施全链条、全过程,并区分轻重缓急分批启动实施各重点专项,实行分类管理,充分发挥战略科技力量、领军企业、帅才型科学家的作用,着力提升创新链整体效能。 根据《国务院关于改进加强中央财政科研项目和资金管理的若干意见》(国发〔2014〕11号)、《国务院关于深化中央财政科技计划(专项、基金等)管理改革方案的通知》(国发〔2014〕64号)、《科技部 财政部关于印发<国家重点研发计划管理暂行办法>的通知》(国科发资〔2017〕152号)等文件要求,现将“十四五”国家重点研发计划“氢能技术”重点专项2021年度项目申报指南(见附件)向社会征求意见和建议。征求意见时间为2021年2月1日至2021年2月21日,修改意见请于2月21日24点之前发至电子邮箱。 本次征求意见指南为“十四五”首批启动重点专项2021年第一批部署的任务,其他研究任务将于后续陆续部署启动。本次征求意见重点针对指南方向提出的目标指标和相关内容的合理性、科学性、先进性等方面听取各方意见和建议。科技部将会同有关部门、专业机构和专家,认真研究收到的意见和建议,修改完善相关重点专项的项目申报指南。征集到的意见和建议,将不再反馈和回复。 相关重点专项2021年项目实施中,拟积极探索“揭榜挂帅”、部省联动等新型组织实施模式,研究设立青年科学家项目,欢迎大家关注和支持。 联系方式: 重点专项名称 邮箱地址 氢能技术 gxs_njc@most.cn 储能与智能电网技术 新能源汽车 交通基础设施 高性能计算 gxs_xxc@most.cn 信息光子技术 多模态网络与通信 区块链 网络空间安全治理 gxs_zdhc@most.cn 智能传感器 工业软件 高性能制造技术与重大装备 先进结构与复合材料 gxs_clc@most.cn 高端功能与智能材料 新型显示与战略性电子材料 稀土新材料 地球观测与导航 gxs_fwyc@most.cn 文化科技与现代服务业 (来源:科学技术部)
云上高博会
2021-02-21
设计赋
能
乡村振兴创新教育论坛在青岛举办
10月12日,设计赋能乡村振兴创新教育大会在山东青岛顺利召开。
中国高等教育学会
2023-10-25
稀土贮
氢
合金铸片产业化技术
中国生产的镍氢电池性能与国外相比差距还很大,这是由于工艺设备落后、材料性能较差等原因造成的,电池的一致性、稳定性均有待提高。日本稀土贮氢合金全部采用片铸(Strip Casting)工艺生产,我国则全部采用模铸(Mold Casting)工艺生产。在国家“八六三”计划支持下,开发具有自主知识产权的稀土贮氢合金的铸片产业化技术,达到日本同期水平。该技术优点有:(1)可以提高稀土贮氢合金的比容量。相同成分的稀土贮氢合金采用模铸工艺生产比容量为320mAh/g,如果采用片铸工艺生产则比容量提高到340mAh/g;(2)活化速度快。模铸工艺生产的稀土贮氢合金需要10-15个完全冲放周期才能达到最大吸氢量,片贮工艺则只需要2-3个完全冲放周期。(3)抗氧化、耐腐蚀、寿命长。片铸工艺生产的相同成分稀土贮氢合金比模铸工艺生产的抗氧化和耐腐蚀性能好,使用寿命长200个循环周期;(4)可以降低原材料成本。例如生产比容量为320mAh/g的稀土贮氢合金,采用片铸工艺可以大幅度降低金属钴,降幅达到30%-50%;(5)能耗降低。片铸工艺生产的稀土贮氢合金全部有均匀细小的柱状晶组成、相分布均匀、偏析降低到最低限度、没有富锰析出,不需要热处理。模铸工艺生产的稀土贮氢合金偏析严重、富锰相析出,因此需要热处理来消除或减弱。 LaNi5型稀土贮氢合金是1969年荷兰菲利浦公司发现的,它具有电化学容量高、循环工作寿命长、对电解液有良好的耐蚀性、对过充电时正极产生的氧要有良好的耐氧化性、电催化活性高、反应阻力(氢过电压)小、氢扩散速率大、电极反应可逆性好、在电池工作温度范围(-20~+60)内有合适的氢平衡分解压、无污染。稀土贮氢合金的重要应用是它可以被用作镍氢电池的阴极材料。镍氢电池与传统的镍镉电池相比,其能量密度提高两倍,广泛应用于能源、化工、电子、宇航、军事及民用各个方面,如笔记本电脑、计算机、摄像机、收录机、数码相机、通讯器材、电动工具、混合动力汽车等。
北京科技大学
2021-04-11
无膜分步法电解水制
氢
传统的电解工业(电解水、氯碱工业)阴、阳极会同时产生两种气体,一般采用离子交换膜防止两种气体的混合,避免爆炸性混合气体的产生。离子交换膜的使用增加了电解的成本,此外膜内阻也增加了电解的能耗。且由于阳极和阴极室的气体压力必须通过稳定的电源输入保持平衡,很难利用风能和太阳能等不稳定的可持续能源来直接为离子膜电解池供电。另一方面,电解池中的高压气体和阳极氧化过程的中间产物也会加剧膜的老化降解,近一步增加电解成本。基于电池电极的分步法无膜电解技术有望为电池电极反应推出一个新的研究方向,随着电池工业迅速发展,电池电极的制备已经非常成熟,分步法电解技术很容易利用现有的商业化电极实现产业化。
复旦大学
2021-04-10
两相厌氧发酵产
氢
产甲烷技术
项目背景及主要用途: 氢气是一种清洁的可再生能源,其热值是甲烷的 2.5 倍。目前,氢气的工业 化生产主要有烃类的高温催化裂解和水的电解两种方法,这两种方法的缺点是能 耗较高。而厌氧发酵制氢可以在降解有机物的同时获得氢气能源,是一种经济环 保的方法。 技术原理与工艺流程简介: 两相厌氧发酵产氢产甲烷技术先利用产氢产酸菌,在酸性厌氧条件下将有机 污染物转化为氢气和有机酸,再利用产甲烷菌将有机酸转化为甲烷和二氧化碳。 分别从两相反应器中回收氢气和甲烷,氢气和甲烷可进一步提纯作为替代燃料。 技术特点:生物质能产率比单相工艺提高 30%以上,运行费用较低。该技术 目前已完成实验室小试。 应用领域: 该技术适用于高浓度有机废水、污水处理厂剩余污泥、有机固体废弃物、农 业废弃物的处理。 17 有机固废高效厌氧发酵与安全运行技术 18 两相厌氧发酵产氢产甲烷技术 19 土壤及地下水污染修复技术
天津大学
2021-04-11
2,3-二
氢
呋喃的生产技术
成果与项目的背景及主要用途 2,3-二氢呋喃是一种无色透明液体,易挥发、易燃,广泛应用于电子化学品、液晶显示液,也可应用化学合成高档树脂眼镜,也是生产抗癌药依托度酸(Etodolac)、替加氟和香料等的中间体。该产品的市场在逐渐扩大,2005年国内市场每年100吨左右,国际市场每年100吨左右。 技术原理与工艺流程简介 通过1,4-丁二醇的关环反应生产2,5-二氢呋喃,通过2,5-二氢呋
南开大学
2021-04-14
数智赋
能
!哈工程14件育人成果亮相“高博会”!
日前,由中国高等教育学会主办全国高等教育领域内规模最大影响力最广泛的综合性品牌博览会第61届中国高等教育博览会(以下简称高博会)在福州举行,哈工程面向数智赋能海洋新质生产力的14件科教产教融合育人成果惊艳亮相。
哈尔滨工程大学
2024-04-23
云端赋
能
活动 — 科技赋
能
教育往期回顾
云端赋能活动 — 科技赋能教育往期回顾
云上高博会
2022-07-07
太阳
能
高效聚光热电联合供
能
系统
太阳能光伏发电及太阳能热水器是目前太阳能利用最为成熟和广泛的两个技术领域,但是由于其产能形式单一,最终严重制约了其进一步的技术发展和市场推广前景。 其中太阳能光伏发电存在光电转化效率低(由于温度效应,晶硅型光伏发电系统综合光电转化效率只能达到12%-13%),光伏组件成本高,导致其成本回收期长。同时光伏电池生产也存在高能耗高污染的问题。 如何提高单位面积光伏电池的发电量,减少电池用量是降低系统成本提高发电收益的重要手段。通过聚光可以有效提高光伏电池片表面的太阳能能流密度,并大大增加光伏电池的光电输出功率,成倍减少电池片用量(用量为传统技术的1/4),间接降低了光伏电池生产的总能耗和总污染,但是提高电池表面太阳能能流密度的同时,电池的温度也急剧升高,严重影响电池的电输出性能和使用寿命,只有通过水冷的方式来降低电池温度,这就形成了该技术手段的另一种产能形式,太阳能热水。即太阳能热电联供。
西安交通大学
2021-04-11
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