以最小Gibbs自由能法计算固体氧化物燃料电池在不同组成碳基燃料气体组成下的理论积碳量,在此基础上讨论电池的理论开路电压(OCV),并测试在CO2重整甲烷下Ni-YSZ‖YSZ‖LSM阳极支撑固体氧化物燃料电池的OCV.计算表明,理论积碳量从C-H-O相图的C角往积碳界线处以均匀速率减小.当积碳全部发生电化学氧化时,建议提高燃料气的碳氢比以获得较高OCV;反之则建议减小碳氢比.当燃气组分接近位于C-H-O相图中OCV界线(OCV=0 V)时,OCV会发生急剧下降.同样地,实验表明,当燃气中CO2体积分数高于80%,会使得OCV大幅下降.综上可知,燃料气组分控制在积碳界线附近将有利于减少积碳并保证一定的电池发电性能.600℃时,在积碳界线的非积碳区侧,提高燃气中氢含量可提高OCV.而采用相同含量的CO2稀释时,CH4、H2和CO燃气下电池的OCV则依次降低.另外,实验表明升高外重整比例和降低温度,并不能显著提高OCV

离子交换树脂（Ionomer）是质子交换膜燃料电池催化层的重要组成部分，它在催化层中的主要作用是作为质子传导相传导质子。本文采用旋转圆盘电极法（RDE），在模拟燃料电池真实的运行环境（模式一）和模拟燃料电池启停环境（模式二）两种模式下，研究了Ionomer对铂碳催化剂电压循环耐久性的影响。通过相同位置透射电镜分析法（IL-TEM），分析了铂碳催化剂经历模式二耐久性测试后的结构变化。研究发现Ionomer的存在可以提高铂碳催化剂的耐久性。在模式一的测试中：添加Ionomer后，其氧还原半波电位下降值?E从23 mV下降至11 mV；没有发生碳的腐蚀，Pt颗粒的长大是催化剂性能下降的主要原因；Ionomer的存在延缓了Pt电化学比表面积（ECSA）的降低从而有利于保持Pt的活性。在模式二的测试中：添加Ionomer后，其氧还原半波电位下降值?E从25 mV下降至5 mV，除了铂颗粒长大外还发生了载体碳的腐蚀；Ionomer的存在同样可以保持Pt的活性；IL-TEM分析可以看到明显的铂颗粒长大和碳腐蚀，碳载体的腐蚀造成铂的严重流失和团聚。含Nafion的催化剂中铂颗粒平均粒径从2.7 nm增加到了3.76 nm，不含Nafion的催化剂中的铂颗粒平均粒径从2.44 nm增加到了4.19 nm

考察了Ni-Yb/γ-Al2O3(Ni 16%,Yb 5%,质量分数)催化剂,入口气中添加不同组分(CO2、H2和CH4)对柴油低/高温水蒸气重整过程中转化率及重整率的影响,以及添加CO2入口气对质子交换膜燃料电池柴油水蒸气重整制氢流程中后续的CO水气变换和深度去除CO过程的影响.结果表明:入口气中添加CO2或H2进一步提高了柴油在低温(400～500℃)水蒸气重整反应中的转化率(<95%),能够为后续的高温(550～750℃)水蒸气重整过程提供CH4代替柴油作为重整原料,从而显著抑制了积碳.入口气中添加H2对高温水蒸气重整有抑制作用,添加CH4不利于提高柴油转化率.入口气中添加CO2时,气碳摩尔比约为0.54时柴油转化率最佳,但重整产物中CO含量会增加,因而后续CO水汽变换过程的空速需降低以便保证CO去除率,添加CO2对最后深度去除CO过程(两段选择甲烷化法)无明显影响

通过对几种新型的钙钛矿结构材料在熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)熔盐电解质(Li0.62K0.38)CO3中的耐蚀性能的研究,探讨了这些材料用作MCFC阴极的可行性.研究表明:SrFe0.5Co0.5O3虽然有着优良的混合导电特性,但在高温熔盐中腐蚀严重;La0.8Sr0.2MnO3La0.8Sr0.2Ce0.1Mn0.9O3和La0.8Sr0.2Ni0.1Mn0.9O3在高温熔盐中严重锂化,且Sr大量溶解;而经Li2O掺杂的LaMnO3(Li与La的摩尔比为1:1),在高温熔盐中的稳定性良好

研究了不同环境温度、湿度条件下小功率质子交换膜燃料电池(PEMFC)堆的性能。结果表明:环境温度、湿度对PEMFC堆的性能有很大影响,随着相对湿度的增加,PEMFC堆的最大输出功率显著提高;当相对湿度小于30%或者当环境温度降至10℃以下时,PEMPC堆的性能严重下降

以Pt-Ru/c和Pt/C分别为阳极、阴极催化剂,自制了膜电极,并组装了直接甲醇燃料电池(DMFC)以及测试系统.通过稳态电流-电压极化曲线法,研究了甲醇流量、甲醇浓度、甲醇温度以及空气增湿温度对DMFC电化学性能的影响.研究结果表明。在电池温度为25℃以及阴极为自然空气的条件下,当DMFC输出电压为0.22V时,其输出电流密度和峰值功率密度分别可以达到68mA·cm-2和14.8mw·cm-2,且各因素对电池性能存在着明显的影响.实验的最佳运行工艺参数:甲醇流量为2mL·min-1,甲醇浓度为2mol·L-1,甲醇温度为30℃,空气增湿温度为40~60℃

研究了熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)阴极材料锂铁氧化物电极的导电性能.实验结果表明在合成锂铁氧化物的过程中,使Li2CO3轻微过量,可以提高锂铁氧化物电极的导电性.在同一温度下,随着Li:Fe值的增大,锂铁氧化物电极的导电性增加.相同Li:Fe条件下,锂铁氧化物电极的导电性随着温度升高按指数规律增加.扫描电镜研究(SEM)表明,Li:Fe比值不同,制备的锂铁氧化物电极表面形貌也不同

采用低温固相反应法制备了直接甲醇燃料电池用PtSn/C阳极催化剂,采用XRD、TEM等测试方法对催化剂的晶体结构和粒径大小进行了表征.结果表明:采用低温固相反应法制备的PtSn/C催化剂和Pt/C催化剂均表现为Pt的fcc晶体结构;Sn的加入导致Pt的晶胞参数增大;与同法所制Pt/C催化剂相比较,PtSn/C催化剂中金属Pt在碳载体上分布较均匀,金属粒子的粒径较小,平均粒径约为4.8nm,从而具有更大的反应表面积.电化学测试表明,对于甲醇电氧化,PtSn/C催化剂具有比Pt/C催化剂更强的催化能力

以燃料电池、光伏电池等为代表的新能源在实际应用中需要大功率DC-DC变换器对其输出电压进行调节,同时对其输出功率进行控制.本文将高效SiC MOSFET应用于燃料电池汽车两相交错式Boost型DC-DC变换器中,基于计算、仿真和实验手段分析了应用SiC功率器件变换器的性能.研究结果表明:在大功率DC-DC变换器中,新型SiC功率器件的应用能够提高变换器功率密度、增强变换器可靠性,提升动力系统工作效率.该研究结果将为新型电力电子器件的应用以及新能源相关领域的研究提供参考

固体氧化物燃料电池（SOFC）具有燃料适用范围广、能量转换效率高（发电效率40%～60%，综合能效≥80%）、全固态结构、模块化组装、零污染等优点，作为固定式或分布式发电可增强电网清洁供电的能力、安全性、可靠性和稳定性。SOFC具有多种不同的结构，其发电规模覆盖几十瓦至百兆瓦，可根据不同的应用场景选择不同的结构，应用场景主要包括固定式发电、分布式供电、热（冷）电联供、交通车辆辅助动力电源等领域。国内的SOFC技术发展较晚，目前已取得一定的研究进展，并且能够自主研发出十几千瓦的SOFC发电系统，但与国际领先水平还有很大的差距，主要体现在输出功率、生产成本及使用寿命等方面。欧洲的SOFC技术处于国际领先水平，具有一批成功实现产品化的公司，通过对其技术和产品的调研，可深入的了解欧洲SOFC技术现状和发展趋势，为国内SOFC技术的发展提供借鉴作用