零碳燃料應用的案例
氫氣傳感器在氫燃料電池系統中的應用
大氣污染的一大來源是燃油汽車的尾氣，為了減少污染，科學家們研發出了氫燃料電池車。氫燃料電池車與傳統燃油汽車相比有三大優勢：
1、無污染，燃料電池只會產生水和熱。如果氫是通過可再生能源產生的（光伏電池板、風能發電等），整個循環就是徹底的不產生有害物質排放的過程。
2、無噪聲，氫燃料電池運行安靜，噪聲大約只有55dB，相當于人們正常交談的水平。這使得燃料電池適合于室內安裝，或是在室外對噪聲有限制的地方。
3、高效率，氫燃料電池的發電效率可以達到50%以上，這是由燃料電池的轉換性質決定的，直接將化學能轉換為電能，不需要經過熱能和機械能（發電機）的中間變換。
盡管氫燃料電池車好處多多，但也還有許多需要解決的問題，否則很長一段時間內都是無法取代傳統燃油汽車的。比如氫燃料電池的能量來源--氫氣，氫氣是一種常態下是一種極易燃燒的氣體，爆炸下限也很低，同時氫氣是世界上已知的密度最小的氣體，在同等條件下（溫度,壓強），氫氣熱運動的速度更快，更容易從容器的縫隙中逃逸。也就是說儲存氫氣的容器密封性稍微差一些就極易發生氫氣泄露，氫氣泄露不僅僅是使得燃料電池系統的性能下降，更可怕的是可能引發爆炸以及火災，會嚴重威脅到我們的生命財產安全。
既然氫氣爆炸這么危險，那有沒有辦法在氫氣泄漏前期，遠遠未達到爆炸下限之前發現它，提前采取措施最大限度保證我們的生命財產安全呢？氫氣又是無色無味難容于水的氣體，一般情況下人們是無法直接發現氫氣泄露的，這就需要采取其他的手段去檢測了。在這里深圳市新世聯科技有限公司推薦一款適用于氫氣泄露檢測的傳感器TGS2615-E00。TGS2615-E00是日本FIGARO研發的半導體原理傳感器，響應快速、功耗低、體積小，TGS2615-E00 為了消除酒精等干擾氣體的影響而設置了過濾層，顯示出對氫氣極高選擇性的靈敏度特性。
展開 航運業的綠色轉型：氨燃料的應用與安全監測
電化學氨氣傳感器NH3-B1氨氣傳感器NH3-B1主要用于檢測大氣中氨氣的濃度，NH3-B1是四電極電化學氨氣傳感器，線性電流輸出，信號易于處理，靈敏度高，適合應用于惡劣環境.
Figaro的氨氣傳感器FECS44是獨特的電化學原理NH3傳感器。它最引I人注目的特點是受H2S的干擾小，暴露在NH3中卓越的耐用性和獨特的防漏液結構。這些特性使得傳感器在NH3檢測儀和測儀更好的應用。
氨燃料作為一種潛在的碳中和燃料，有望在航運業的綠色轉型中發揮重要作用。它不僅有助于減少溫室氣體排放，還能避免傳統化石燃料帶來的其他環境問題。然而，氨的毒性和安全性需要特別關注，采用先進的氨氣傳感器進行實時監測是確保安全的關鍵措施之一。
展開 超低揮發分燃料應用于直接氣化熔融系統的Aspen Plus模擬
由于爐內氣化區溫度可高達1200~1500℃,可適用于多種含水量高或揮發分低的劣質燃料,例如生活垃圾[8,9]、含碳工業固廢[10,11,12]、污泥等固廢[13,14]。該技術還可以實現灰渣的資源化利用[15]以及大幅減少二噁英、呋喃的排放。直接氣化熔融技術設備簡單,維護費用較低。目前該系統已投入實際運行,代表系統包括新日本制鐵公司（新日鐵）的高爐型氣化熔融系統;美國ABB公司、瑞士VonRoll公司、日本住友金屬工業株式會社開發的各類回轉窯式;美國聯合碳化物公司（UnionCarbideCorporation）開發的Purox流程中采用的豎井爐式等。直接氣化熔融技術中熔池的設置可以有效提高物料顆粒的碳轉化率,ZHOU等[16]利用高溫熔煉技術處理煤氣化細渣,發現脫碳率和截渣率比傳統的輻射換熱器分別提高了3.6%和18.6%。但是目前直接熔融系統仍主要用于垃圾處理[17],由于原料的熱值較低,往往需要輔助燃料助燃。WANG等[17]利用Aspen Plus軟件建立了一種可應用于垃圾衍生燃料的蒸汽直接氣化熔融系統模型,該系統無需輔助焦炭燃料,但是生產的H2中39.8%用于供熱以實現系統自熱,不利于系統經濟性。低揮發分燃料由于其高碳的燃料特性,往往具有較高的熱值,在直接氣化熔融系統中有借助少量或不借助輔助燃料的潛力。但是目前對于低揮發分燃料應用于直接氣化熔融系統的研究仍是空白,亟需進一步研究以評估低揮發分燃料在直接氣化熔融系統中直燃的可行性,進一步擴寬低揮發分燃料的應用前景。
TANIGAKI等[8]研究的直接氣化熔煉系統以36%氧氣比例的氣體作為氣化劑,其產生合成氣的熱值為4~6MJ/m3,相對于純氧氣化或蒸汽氣化生產的合成氣熱值較低[18,19,20]。
展開 “COMSOL多物理場耦合仿真技術與應用-燃料電池”篇
“COMSOL多物理場耦合仿真技術與應用-燃料電池”
COMSOL仿真基礎
1、COMSOL軟件基本操作
1.1創建模型一般步驟
1.2幾何創建方法
1.3 網格劃分技巧
1.4 方程及邊界設置
2、后處理
2.1 數據集創建
2.2 衍生量的計算
2.3 結果圖的繪制
實例操作：肋片散熱模型，化整為零式網格劃分模型
COMSOL燃料電池仿真技術詳解
3、燃料電池仿真
3.1 燃料電池開路電壓計算
3.2燃料電池三種極化損失
4、多孔電極有效擴散系數構建
4.1多孔電極構建方法
4.2曲率與孔隙率關系
4.3塵氣模型實現方法
實例操作：多孔電極模型、塵氣輸運模型
5、從簡到真的建模方法
5.1只考慮氣體輸運
5.2 添加導電過程
5.3 添加電化學過程
5.4 添加退化過程
實例操作：紐扣電池模型，退化模型
6、連接體研究分析
6.1燃料電池活化設置方法
6.2傳質-導電-電化學多場耦合方法
6.3傳熱-傳質-動量-導電-電化學多場耦合
6.4連接體優化與設計
實例操作：連接體優化模型、新型連接體模型
7、積碳研究
7.1 燃料電池邊界設置
7.2 傳質-導電-電化學多場耦合方法
7.3 甲烷內重整反應設置
7.4 甲醇內重整反應設置
7.5積碳分析
實例操作：甲烷積碳模型，甲醇積碳模型
7、直接碳燃料電池性能研究
7.1 Boudouard反應設置
7.2熱源設置方法
7.3傳質-導電-電化學-熱多場耦合方法
7.4性能分析
實例操作：直接碳燃料電池模型
8、應力分析
8.1力學邊界設置
8.2損傷幾率求解
8.3殘余應力分析
8.4熱應力分析
實例操作：微管應力模型
了解更多內容 請關注公眾號：第一性原理計算與應用
QQ：745729222
TEL：15010498280
展開 
CFdesign在燃料電池（PEMFC）散熱分析中的應用
資料地址：http://www.sheenray.com/jswz-30.pdf
資料來源：http://www.sheenray.com/zlxz.html
AbaqusCEL在核電燃料棒跌落過程中的應用
核燃料是可在核反應堆中通過核裂變產生核能的材料，是鈾礦石經過開采、初加工、鈾轉化，進而加工成核燃料元件。壓水堆核電站用的是鈾-235富集度為3%左右的核燃料。以百萬千瓦級壓水堆核電站為例，通常核反應堆內有157個核燃料組件，每個組件由17×17根燃料棒組成。燃料棒由燒結二氧化鈾芯塊裝入鋯合金管中封焊構成。部分燃料組件中有一個控制棒，控制核裂變反應。
燃料棒在組件卡槽中有跌入下部液態金屬中的現象，該過程既有結構之間的接觸碰撞，又有結構件落入流體中。該過程可以通過有限元軟件Abaqus中的CEL技術模擬,本文通過簡化模型闡述燃料棒跌落過程的模擬。
模型如下：
載荷與邊界條件
計算結果
來源：有限元在線的博客，版權歸作者所有。
展開 ：離子液體在燃料電池催化劑應用方向的新進展
此外，基于原位燃料電池測試和非原位物理表征之間的相關性，我們建立了一個清晰的認識，IL在改變Pt, IL和離聚體在三相界面的相互作用中的作用。疏水IL的吸水性最小，在Nafion鏈上產生的靜電斥力最小，同時保持靠近Pt表面的水層，從而促進質子導電性。更重要的是，CO位移研究表明在保護鉑表面免受SO3?毒化的影響方面，IL發揮了主要作用。([C2mim]+[NTf2]?)修飾的Pt/C催化劑具有最佳的疏水性、質子導電性和氧傳輸阻力，峰值功率密度為0.909 W cm?2,MA和SA分別提高了20%和75%。在DOE催化劑AST測試協議下，Pt/C-([C2mim]+[NTf2]?)的耐久性較基線有所提高，因為ILs主要保護鉑不發生粗化。本文提出的設計方法和概念為未來聚合物電解質燃料電池應用提供一種耐用性和高活性Pt基催化劑的設計的方法。
原文詳情：
https://www.nature.com/articles/s41467-022-33895-5
文章來源：材料人
展開 隨州市啟動申報第二批燃料電池汽車示范應用城市群
10月11日，據隨州市政府官網消息，隨州市已加入武漢燃料電池汽車示范應用城市群，共同申報國家第二批燃料電池汽車示范應用城市群。近日，武漢市政府已復函隨州市政府，同意隨州市加入。
圖片來源：隨州市經濟和信息化局官網截圖
資料顯示，隨州是中國專用汽車之都、湖北新能源產業大市，新能源整車資質齊全，新能源專用車產能充足，在重卡、清障、物流等氫燃料汽車領域示范應用廣闊。
據隨州市經信局相關負責人介紹，為推進國家第二批燃料電池汽車示范應用城市群工作，市經信局專門組織專班赴北京、京山、老河口等地學習氫能產業發展經驗，并對隨州市產業結構進行廣泛調研，同時聘請武漢漢陽專汽研究所專家對隨州市汽車產業進行梳理，找出產業優勢和發展潛力。
據悉，下一步，隨州市還將加快編制燃料電池汽車產業發展規劃，推進氫燃料電池汽車場景應用和基礎設施建設，加大招商力度引進氫燃料電池汽車零部件相關企業以完善產業鏈。
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展開 NASA開發應用于電動飛機的納米電燃料液流電池
近日，NASA計劃同初創公司流體能源（Influit Energy）簽署合同，將納米電燃料（nano-electrofuel，NEF）液流電池應用于電推進飛機。此舉將有力支撐NASA“收斂航空解決方案”計劃（CAS）的“蓄水層”（AQUIFER）項目快速開展可行性演示驗證。
“蓄水層”項目的全稱是“用于電動飛行研究的水系快速充電電池集成”（Aqueous Quick-Charging Battery Integration for Electric FlightResearch，AQUIFER）。該項目計劃將非爆炸性可充電液體電池技術與輪緣驅動（rim-driven）電機相結合，為飛機提供安全、清潔和安靜的推進系統。
NEF電池利用液流電池驅動帶正負電荷的充電流體流動。在電池內部，水基流體在離子交換膜的兩側流動，產生電流的方式與燃料電池相同。該技術將電池活性材料的納米顆粒懸浮在水基液體電解質中，該液體電解質可在用戶定制設計的液流電池單元中多次充電和放電。液體能夠在一個裝置中充電，并在另一個裝置中放電。
充電后的液體可以采用跟航空燃油相似的方式進行儲存，實現液體快速重新加注，而不是在飛行間隔中采用較為緩慢的電池充電方式。電池的能量存儲容量受到油箱容積限制，而非電池尺寸，電池的功率是膜面積的函數。
NASA阿姆斯特朗研究中心計劃授予總部位于芝加哥的流體能源公司一份合同，用于改進NEF的液體成分，并將液體與環形電池組合后同電機進行集成，用于提供動力和冷卻。
在“蓄水層”項目中，電池安裝在風扇罩內部的電機后方，從而消除較長的高壓配電線路，最大限度地減少了電磁干擾。
展開 CAE軟件在質子交換膜燃料電池及其系統開發中的應用
CAE軟件在質子交換膜燃料電池及其系統開發中的應用
大連政策：10 億元專項資金，積極申報國家首批氫燃料電池汽車推廣應用示范城市
前瞻性謀劃氫能產業
設立 10 億元專項資金，積極申報國家首批氫燃料電池汽車推廣應用示范城市，先后出臺《大連市氫能產業發展規劃》等系列政策文件及相關標準，氫能綜合利用示范工程取得實效、捷報頻傳，多個氫燃料電池車型實現量產，首艘氫能樣船下水，首批 4 座加氫站陸續建成投入使用，多條氫燃料電池公交車示范運營線路開通，一批氫能產業項目陸續展開，在發展氫能產業方面搶占先機，一個以國產自主技術路線為支撐的相對完整的氫能產業鏈條正在大連市逐漸形成。
積極爭取布局 全力推進項目實施
在精心謀劃、超前布局的基礎上，莊河市精準發力、全力向上爭取，清潔能源產業初具規模：
■ 太陽能方面，已建成集中式光伏 10 萬千瓦，分布式光伏 973 處 0.9 萬千瓦；
■ 風能方面，已建成海上風電 30 萬千瓦，在建 75 萬千瓦，正在辦理開工手續 85 萬千瓦；
■ 水能方面，總投資 68 億元的抽水蓄能電站項目完成核準，即將開工建設；
■ 核能方面，總投資 1200 億元的核電項目正在開展實質性廠址保護；
■ 氫能方面，依托清潔能源優勢，打造清潔電力電解綠色制氫基地。
堅持目標導向 確保實現 " 雙碳 " 目標
" 十四五 " 時期，莊河市計劃完成 190 萬千瓦海上風電項目和 10 萬千瓦永記水庫光伏發電二期工程建設，推動 90 萬千瓦海上風電二期和 50 萬千瓦灘涂光伏發電項目開工，加快抽水蓄能電站項目建成投產。
展開 
