|
搜索
搜 索
高等教育领域数字化综合服务平台
燃料电池及其相关材料
能源危机与环境污染已成为限制当今人类社会发展的两个问题，而解决能源危机与环境污染的主要手段就是大力发展新能源技术。新能源技术中的燃料电池技术以其环境污染少，发电效率高而得到人们越来越多的重视。在燃料电池中，燃料中的化学能直接转化为电能，发电效率不受卡洛循环限制。目前最具有应用前景的是质子交换膜燃料电池技术和固体氧化物燃料电池技术。燃料电池技术应用的关键在与新材料的开发，基于材料的优化得到更好的燃料电池产电输出性能。我们基于固态离子理论，设计了一系列燃料电池电极新材料及新结构，以提高电池输出性能为目的，开发了一系列高性能的阳极功能材料，阴极层材料与新结构，并取得自主知识产权，申请发明专利多项，目前已有9项相关专利获得授权，在国际上发表大量学术论文。在质子交换膜燃料电池制备方面，我们开发了低成本的热喷涂法制备质子交换膜燃料电池的技术，并取得中国发明专利的授权，获取自主知识产权，并得到应用，成功制备了50-1000 W的质子交换膜燃料电池电池堆，并改造后应用于便携式电源设计与分散发电。结合使用储氢材料罐，可得到一套车用发电系统；在固体氧化物燃料电池单电池制备方面，我们开发了一套基于阳极基底流延制备、电解质与阴极层喷涂制备共烧结的单电池制备工艺，并用于制备大面积的平板固体氧化物燃料电池，并组装了平板电池堆，得到的单电池性能优越。在前期科技部863项目的资助下，我们开发了一系列阳极功能层材料，用于以甲烷、煤层气以及生物质气为燃料的固体氧化物燃料电池发电，得到了较好的发电稳定性和温度适应性。目前，我们已经开发了便携式的质子交换膜燃料电池发电装置，可用于便携式供电与不间断电源；在前期大量的工作基础上，我们还开发了完备的固体氧化物燃料电池材料生产技术和固体氧化物燃料电池单电池制备技术，将可以为将来的燃料电池产业化与商业应用提供基础。●应用前景： 目前燃料电池技术应用的最大障碍在于其高成本、低稳定性，随着人们对新能源技术进步的要求不断提高和燃料电池技术的进步，燃料电池技术应用的市场将越来越大。目前燃料电池的低成本制备在新材料开发的促进下，取得了较大进展，燃料电池技术商业化示范运行目前已在美国、日本、德国等国家开展，技术成熟之后在世界范围内将会有更大的市场前景。
南京工业大学
2021-04-13
燃料电池微电源系统
进入 21 世纪以来，电子与信息技术获得了飞速发展，各类微小型便携式电子产品如手机、笔记本电脑、数码影像设备等相继涌现出来，给人们的生活带来了极大的便利。但是电子产品升级换代的加快和产品功能的日趋多样化，对现有微电源系统（锂离子电池、镍氢电池等）性能提出越来越高的要求，电子产品设计中的电源供需矛盾日益突出，形成所谓的“能量鸿沟”（ Power Gap ）。发展新的高比能电源系统已不可避免地成为突破下一代便携式电子产品发展瓶颈的紧迫任务。基于微机电系统（ MEMS ）技术的燃料电池微电源系统，因具有高比能、高效率、清洁环保、使用方便等突出优点而广受关注。其理论能量密度为现有锂离子电池 10 倍以上、能量效率可达 60~70% 、工作过程零排放、可瞬间完成燃料加注，是面向便携式电子产品的新一代理想替代电源。
大连理工大学
2021-04-13
直接甲醇燃料电池（DMFC）
直接甲醇燃料电池（DMFC）由于使用液体甲醇作燃料，电池安全，系统简单，运行方便，具有很广阔的商业化前景。从目前的技术水平看，DMFC的功率密度比氢氧燃料电池低，因此这类电池更适用于小型电器中，如移动电话、笔记本电脑等。美国能源部认为用于发电站和电动汽车的大型燃料电池，商品化制造成本一定要低于$500/kW，而对应用于电子产品中的小型燃料电池，其制造成本可允许高达$2000/kW。与二次电池相比，微型或小型DMFC主要具有以下优点：（a）长时间连续提供电能；（b）充加燃料方便，它可避免二次电池充电时间长、电池记忆效应、循环寿命短等不便；（c）无污染、回收处理方便。北京科技大学在国家自然科学基金委、教育部和国家863计划支持下，开展了熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）和直接甲醇燃料电池（DMFC）的研究开发工作：（1）Pt基非贵金属多元合金、Pt基过渡金属或稀土金属氧化物催化剂；(2)甲醇溶液中稳定的轻质双极板等材料；(3)催化剂碳载体材料；（4）膜电极及直接醇类燃料电池组样机。
北京科技大学
2021-04-13
直接甲醇燃料电池研制
主要研究内容 1、甲醇阳极与氧阴极催化剂研究。 2、固体高分子膜防透醇研究。 3、三合一膜电极制备技术研究。 4、单体电池的设计与性能研究。 5、电池组系统结构设计与8W样机研制。技术指标 阳极铂载量≤3mg/cm2，阴极铂载量≤1mg/cm2；80℃，单体电池比功率≥80mW/cm2；30℃，阴极为常压空气，单体电池比功率≥12mW/cm2；8W样机正常运行40h。产业化前景
哈尔滨工业大学
2021-04-14
多燃料转子发动机
转子发动机可广泛应用于无人飞机和电动汽车增程器，该项目以天然气、汽油和柴油等多种燃料转子发动机为对象，聚焦缸内工作过程，致力于揭示流动和燃烧过程的发展规律，实现缸内混合气的浓度分布、点火和燃烧的有效控制，以达到高效清洁燃烧的目的。目前已经取得的进展包括：国内率先建立了光学转子发动机实验台架和转子发动机工作过程的三维动态计算模型；国内率先完成了缸内流场的PIV（Particle Image Velocimetry）测试，发现了缸内涡流的存在并解释了其产生的原因；通过实验和数值模拟研究工作总结出了转子
江苏大学
2021-04-14
锌-空气燃料电池系统
1 成果简介
锌-空气燃料电池作为一种新型的燃料电池系统，用锌作能量来源，实现发电。锌-空气燃料电池具有如下特点：
与一般氢空气燃料电池比，成本低，不需要贵金属做催化剂；
与一般蓄电池比，不需要充电，可像加油一样快速补料；
与燃油内燃机比，燃料可再生，锌发电后变为氧化锌可通过电解得以还原；
环保安全，放进火里也不燃烧。
本研究组已研究开发出 200 瓦的 5 节燃料电池堆，其电流密度指标达到国际先进，证明了设计方案的可行性。利用该技术方案，依据功率需求可开发大小不等的锌-空气燃料电池系统。为产业化应用，接下来需要做的工作是设计产品构型、完善整体集成。 2013_8_1 上图 用于方案验证的锌-空气燃料电池系统
2 应用说明
锌-空气燃料电池可做军用电源，具有补充能量快、安全的优势；可配合风力发电、太阳能发电系统的大型储能-发电装置，为电网调峰补谷，具有安全、成本低优势；可作为未来电动汽车的动力电源，具有安全、价廉、不需要充电、续驶里程长等优势。
3 效益分析
量产的锌-空气燃料电池系统，制造成本与铅酸蓄电池相当，而使用寿命更长。
4 合作方式
联合开发。
清华大学
2021-04-13
醇基燃料高性能引射式自适应配风燃烧技术
本成果属于能源与动力工程技术领域，涉及节能、燃烧、传热学、热力 学、环境保护等等多个相关学科。 成果针对醇基燃料工业燃烧过程中存在积碳堵塞气化管道、燃烧效率 低、燃烧稳定性差、醇基燃料工业燃烧技术及装置不成熟等问题，创新研发了 60-350kW额定功率下负荷大范围变动（25%-120%）醇基燃料引射式自适应配风 燃烧技术： ① 首次开发了醇基燃料引射式自适应配风技术，获得了负荷大范围变动下引 射式自适应配风技术、关键工艺参数，燃烧中能根据热负荷大小自动调节燃烧所 需的配风量，实现燃料完全燃烧； ② 成功首创了低于醇基燃料析碳温度条件下促使其气化的恒温实时预气化 技术，能够在燃烧器的功率调节范围内，实现醇基燃料完全气化，且未见过热积 '③基于自主研发的醇基燃料引射式自适应配风技术、液体燃料无析碳恒温气 化技术，首创了具有自主知识产权的醇基燃料高性能引射式自适应配风燃烧技术, 解决了负荷大范围变化（25%-120%）时的自适应配风、无析碳实时气化、气化管 道堵塞、燃烧效率低、燃烧稳定性差、污染物排放较高等难题，燃烧效率达99. 9% 以上，且完全燃烧后，无粉尘排放，主要污染物排放（CxHy<lppm, C0<lppm, N0x<10ppm）远低于国家标准； ④应用本研究成果提出了适合于中小型燃煤、燃油工业炉的燃烧系统与装置, 并进行了工业应用，可将现有燃煤熔炼炉等中小型工业炉的热效率由25%-30%提 高至80%以上。
重庆大学
2021-04-11
新能源汽车PEM燃料电池及其关键构件材料的制备技术
成果简介： 进入21世纪以来，能源短缺、环境污染和气候异常已成为全人类面临的重大挑战，寻求清洁高效的能源转换技术已经成为各国政府、企业和高等院校等共同关注的问题。燃料电池是在一定条件下燃料（主要是氢气）与氧化剂（空气中氧气）发生化学反应，将化学能直接转变成电能和热能的发电装置。质子交换膜（PEM）燃料电池操作温度低，效率高，启动快以及功率密度高，没有任何
南京工业大学
2021-01-12
基因重组菌淀粉质原料生料发酵产燃料酒精技术
研发阶段/n内容简介：本技术主要研究了：菌种的选育：对酵母进行复合诱变，筛选出菌株，利用原生质体融合技术得到遗传性能稳定具有两亲株特性-能直接利用生料、酒精高产且耐高温的融合子。发酵的工艺条件：确定了原材料粉碎方式、调浆温度、接种量和料液比，优化了发酵条件。产蛋白饲料的工艺路线：确定了酒精糟固态发酵生产蛋白饲料工艺流程，优化了蛋白饲料发酵工艺条件。在中试放大试验中，确定了生料发酵工艺流程，优化了生料发酵工艺条件。本项目研究成果经湖北省科技厅鉴定为国内领先水平。技术指标：淀粉转化率：92.1％；酒精度
湖北工业大学
2021-01-12
高效、节能、环保的重质燃料油乳化生产技术
Ø 重油作为工业生产的基本燃料，广泛应用于工业生产的各个领域。目前，我国每年用作燃料的重油在4000万吨以上，节约使用重油，有着重要的节能意义。改善重油的燃烧状态，使重油在炉内充分燃烧，是节约使用重油的关键。使用乳化重油改善重油燃烧时的雾化状态，从而达到节油的目的，已成为国内外专家的普遍共识，并得到了科学的验证。生产高效、节能和环保的乳化重质燃料的关键技术在于重油乳化剂的选择，该项目的技术人员在分析总结国内外多种重油乳化剂、添加剂配方的基础上，采用计算机均匀设计原理开发的重油乳化剂具有以下
北京理工大学
2021-01-12