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基于单片机控制的直接甲醇燃料电池系统
夏中峰;梁琦;谷伟长;冯海;刘阳;郭振;随着经济的快速发展，环境污染、能源短缺的问题日益突出，发展新能源已是实现可持续发展的必然趋势。从发展需求的角度分析，本文提出了一种基于单片机的甲醇燃料电池控制系统，主要由燃料电池电堆系统、控制系统、辅助系统与机械系统构成。基于直接甲醇燃料电池（DMFC）电堆工作原理和评价单体电压一致性的研究基础，采用图形法确定系统最优运行工作参数。进一步在整体设计和详细设计两个层面进行系统开发设计。首先，在系统总体设计方案的基础上，阐述分析了控制系统电路以单片机STM32为核心的硬件电路设计与软件程序设计，经研究结果可知，该系统运行稳定可靠；其次，使用SolidWorks软件创建DMFC箱体3D模型，利用ANSYS Workbench建立DMFC仿真模型进行仿真分析，结合3D打印技术验证了整体设计参数的合理性以及最后产品与设计初衷的吻合性；最后，燃料电池系统在90 min的恒电流运行测试条件下，验证了该系统设计的正确性、合理性与可行性。文中设计为未来新能源产业相关燃料电池能源设备的研究开发提供了参考。
高压镍锰酸锂电池电解液体系探索研究
秦银平;刘杨;王德宇;新型正极材料高压镍锰酸锂的平台电位在4.75Vvs Li+/Li,因此普遍认为电解液在高电位下的氧化分解是限制其应用的瓶颈。我们的研究工作发现,在半电池内、以纯碳酸酯为溶剂,镍锰酸锂表现出较好的循环稳定性,常规溶剂组合可以实现循环300周后容量保持80%以上,溶剂优化后,甚至达到92%以上的保持率。这表明高压镍锰酸锂电池正极一侧对添加剂的需求并不迫切。但是,我们发现部分常用石墨负极添加剂会对高压镍锰酸锂的循环性产生负面作用。本文中列举了碳酸亚乙烯酯(VC)和亚硫酸乙烯酯(ES)的氧化行为,发现它们分别在4.6V和4.05Vvs Li+/Li会有明显分解反应。含有VC、ES添加剂的电解液使得镍锰酸锂电池的放电容量显著降低,在其电极表面有一层厚厚的沉积物,同时电池的阻抗显著增加。实验结果表明,在商品电池内广泛使用的负极添加剂,可能会优先在高压镍锰酸锂一侧发生正极氧化分解。因此,镍锰酸锂电池需要重新设计电解液体系。
锂离子电池组可用剩余容量计算方法的研究
李练兵;崔志强;杜仲刚;刘秀芳;梁浩;区分了电池剩余容量与电池可用剩余容量,通过安时法与开路电压法相结合的方法估测电池的SOC。为了更精确计算电池的直流阻抗,实时修正电池运行过程中电流误差系数,通过试验得到电池电压与可用剩余容量的关系及SOC与放电时间的曲线,经过比较,该策略能很好的反映出电池随老化程度及其他条件的改变而发生的容量变化。
M(M=Fe,Co,Mn)-N-C催化剂用于燃料电池的氧化还原反应
刘扬;张靖佳;王红霞;赵磊;王振波;由于化石燃料的加速枯竭和随之而来的环境污染,燃料电池作为高效的能量转换装置受到了广泛的关注。其中铂基催化剂具有较高的催化活性,但是铂基电催化剂易受到燃料交叉的影响,稳定性差,从而限制了其大量应用于市场的前景。目前,开发出具有成本效益,高活性和稳定性的氧化还原电催化剂,以取代铂基电极是至关重要的,过渡金属氮掺杂碳催化剂被认为是铂基催化剂中的最有前景的替代品。本文介绍了M-N-C催化剂中Fe-N-C、Co-N-C、Mn-N-C常见的制备方法,并探讨了过渡金属,氮源和碳载体对M-N-C催化活性的影响,介绍了三种可以提高催化活性的方法,分别是增大催化剂的比表面积、提高催化剂的反应温度以及增加催化剂中的非金属杂原子,最后展望了M-N-C催化剂的发展前景。
锂硫聚合物二次电池可行性研究
万春荣;何向明;姜长印;应皆荣;李建军;王莉;锂硫聚合物二次电池不仅比能量高、成本低,而且具有良好的高温特性。介绍了复合型纳米硫正极材料、纳米储锂合金负极材料和用原位合成工艺掺入纳米二氧化硅的凝胶型聚合物电解质研制方面取得的突破性进展;所研制的复合型纳米硫正极材料,与凝胶电解质及锂金属负极配合制成扣式实验电池进行测试,重量比能量已达到700m Ah/g;采用微乳液新工艺合成的C uSn纳米合金重量比能量已经突破300m Ah/g,而石墨与金属的合金容量可达500m Ah/g以上;原位合成的纳米二氧化硅有效地降低了聚合物凝胶电解质的内阻。再用3～5年时间,可望制出以纳米锂合金为负极、纯固态聚合物为电解质和纳米硫复合材料为正极的高比能量电池。新型电池还可应用于电动汽车和各种军事用途。
车用燃料电池水管理技术
赵鑫;郭建强;杨沄芃;水作为燃料电池电化学反应的重要产物之一,影响着燃料电池的运行和性能,燃料电池水管理对实现车用燃料电池的最大性能和耐久性具有十分重要的研究意义。本文主要研究车用燃料电池水管理技术,首先介绍水管理对燃料电池运行和性能的影响,随后分析燃料电池水管理的主要影响因素,最后总结车用燃料电池的水管理策略。
金属氢化物镍电池的研究进展
何国荣,吴锋综述了金属氢化物镍电池现有的贮氢合金负极和镍正极的改性研究及对电极新材料的探索,并从提高电池容量、改善大电流充放电特性、延长循环寿命等几个方面对电池综合性能的提高进行了探讨。文章认为,MH-Ni电池虽已进入商品化阶段,但还有许多工作需要完善;MH-Ni电池将有广大的应用市场。
我国再生铅产业发展现状与发展思路讨论
杨晓坤;从再生铅产业发展概况，全球及中国再生铅产量，供需状况，回收与加工利用等方面入手，分析再生铅产业面临的机遇和挑战骨干企业的竞争优势。认为目前中国再生铅产业处在升级发展的关键时期，再生铅企业应按国家“十四五”工业绿色发展规划要求，抓住国家建设一批大型一体化废铅绿色分拣加工配送中心为契机，加强战略合作，推广“互联网+回收”等新型商业模式，提升技术装备水平，促进再生铅产业全面绿色转型、绿色高质量发展，为我国“碳达峰、碳中和”绿色工业革命贡献力量。
醇类燃料电池电催化剂的研究进展
陈先学,卢建树,王丽娜,周颖综述了目前醇类(以直接甲醇燃料电池为主)质子交换膜燃料电池贵金属和非贵金属两类电催化剂以及催化剂载体的最新研究进展;指出了电催化剂研究的方向和面临的问题;同时介绍了直接乙醇燃料电池(DEFC)电催化剂的初步研究概况。
光伏系统中蓄电池过充放电控制系统的设计
王菊芬,杨海平,李宣富,易良廷描述了光伏系统中铅蓄电池过充过放电新型控制系统。在该系统中,蓄电池的充电过程分为两个阶段:全充阶段和脉冲充电阶段。在全充阶段,系统按照光伏电池所提供的电流对蓄电池充电,其充电终止电压根据蓄电池的SOC值和充电电流的大小,采用模糊控制算法而得;脉冲充电阶段控制电压的最大值和最小值根据对蓄电池的浮充电压进行修正而得;两阶段的控制电压都将根据环境温度进行补偿。并对该系统进行了软硬件设计。经仿真证明,该系统运行稳定,效果良好。