燃料電池材料
關注創建者：匿名 創建時間：2016-03-11
燃料電池材料的視頻教程
燃料電池發動機技術現狀與展望
關于燃料電池汽車發動機技術現狀與展望 為什么發展燃料電池技術 燃料電池發動機技術現狀 燃料電池發動機技術挑戰與展望 EPLAN在燃料電池發動機設計中的應用
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氫能燃料電池汽車發展的機遇與挑戰
本視頻中，歐陽明高院士介紹了面向能源革命的新能源汽車愿景，讓大家更清楚了解氫燃料電池汽車在整個新能源革命中的位置；以及清華團隊在氫燃料電池方面做的探索和實踐；中國燃料電池汽車技術路線圖2020年版。
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基于Fluent的固體氧化物燃料電池(SOFC)建模
采用Fluent SOFC模塊進行固體氧化物燃料電池建模 采用ANSYS meshing 網格劃分并定義邊界 采用fluent 和sofc模塊完成燃料電池單流道仿真計算
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燃料電池材料的實例教程
燃料電池耐久性開發要堅持材料與系統改進并行原則，現階段可在原有材料基礎上利用系統控制策略改進，提高車用燃料電池系統使用壽命，但一定程度上增加系統復雜性；長遠考慮還要持續進行新材料的研發，最終形成材料創新、系統簡化、滿足商業化需求的新一代車用燃料電池技術體系。
本文分享從車用燃料電池材料與系統兩方面分析其衰減機理與解決對策。
車輛頻繁變工況運行是引起燃料電池壽命降低的最主要原因。從物理方面看，車輛在動態運行過程中由于電流載荷的瞬態變化會引起反應氣壓力、溫度、濕度等頻繁波動，導致材料本身或部件結構的機械性損傷。從化學角度看，由于動態過程載荷的變化，引起電壓波動，導致材料化學衰減，尤其在啟動、停車、怠速以及帶有高電位的動態循環過程中材料性能會加速衰減，如催化劑的溶解與聚集、聚合物膜降解等。
因此，
實現商業化燃料電池的壽命指標，可從2個層次逐步進行：一方面，通過對系統與控制策略的優化，使之避開不利條件或減少不利條件存在的時間，達到延緩衰減的目的，但系統會相對復雜，需要加入必要的傳感、執行元件與相應的控制單元等；另一方面，還要持續支持新材料的發展，當能抵抗車用苛刻工況新材料的技術成熟時，系統可以進一步簡化，在新材料基礎上實現車用燃料電池的壽命目標。
展開 今日播報，長江存儲4.6億元"喜提"光刻機；中國氫燃料電池催化劑實現量產，價格可比進口降一半；科學家提出石墨烯光電殺死癌細胞的治療方法；兩岸8寸晶圓代工廠醞釀全面漲價
長江存儲
4.6億元"喜提"光刻機：可造14nm 3D閃存
中芯國際花了1.2億美元從荷蘭ASML買來一臺EUV極紫外光刻機，未來可用于生產7nm工藝芯片，而根據最新消息，長江存儲也迎來了自己的第一臺光刻機，國產SSD固態硬盤再次取得重大突破。
據悉，這臺光刻機同樣來自荷蘭ASML(人家把持著全球90％的光刻機市場)，193nm沉浸式設計，可生產20-14nm工藝的3D NAND閃存晶圓，售價達7200萬美元，約合人民幣4.6億元。
目前，該機已經運抵武漢天河機場，相關入境手續辦理完畢后，即可運至長江存儲的工廠。
中國
氫燃料電池催化劑實現量產：打破國外壟斷，價格降一半
記者從清華大學核能與新能源技術研究院新型能源及材料化學研究室獲悉，燃料電池關鍵材料催化劑產業化生產難題，已被清華大學氫燃料電池實驗室與武漢一家科技公司的聯合研發團隊攻克。目前，該催化劑獲得17項專利，產能達到每天1200克，且價格僅為進口產品一半。
催化劑作為燃料電池核心材料，其綜合性能與國產化直接關系到我國燃料電池技術的核心競爭力及其產業化前景。但相關知識產權一直掌握在西方少數發達國家手中，催化劑核心材料長期依賴進口的高成本現狀，制約了我國氫能產業的自主發展。2015年，清華大學與武漢喜瑪拉雅光電科技股份有限公司開展校企深度合作，聯合利用清華大學催化劑制備工藝開展Pt/C 催化劑的量產技術攻關。目前，催化劑產能達到1200克/天的規模，可滿足40臺36kW燃料電池電堆使用，并具備大規模工業化生產條件。
展開 基于堆積型陽極的微生物燃料電池因材料成本低且在大型反應器中適用性強，在實際應用中具有較好前景。但是，堆積結構常帶來堵塞問題，因此基于堆積型陽極的微生物燃料電池通常穩定性較差。
有鑒于此，南京工業大學閭敏、謝小吉課題組以自然界中的“廢物”蒼耳子為原料，制備了生物炭堆積的疏松陽極，從而提升堆積型陽極微生物燃料電池的長期穩定性。該工作近期發表于Science China Materials, 2018, doi:10.1007/s40843-018-9368。
圖1 基于蒼耳子的堆積型疏松陽極用于微生物燃料電池
生物炭由蒼耳子直接炭化獲得，保持了蒼耳子特殊的外形，保證了其在制備成堆積型陽極后具有疏松的結構和良好的導電性。用于微生物燃料電池時，該生物炭堆積型陽極獲得了與常用的活性炭材料堆積陽極相當的產電性能，且該燃料電池在150天的運行時間內產電性能無明顯下降，而作為參照的活性炭堆積陽極燃料電池的性能呈現極大下降。這一良好的穩定性是因為生物炭堆積陽極的疏松結構減少了長期運行過程中的堵塞現象。
這種基于蒼耳子的生物炭材料可以作為高效穩定的微生物燃料電池陽極材料，有望在實際應用中大型化長期運行。
展開 近期的綜述性研究工作，報道了氫燃料電池系統在雙極板、氣體擴散層、催化劑、膜電極、流場設計與分析等材料或組件方面的新進展。
我國提出了將于2030年實現碳達峰、2060年實現碳中和的發展愿景。積極發展氫能，引導高碳排放制氫工藝向綠色制氫工藝轉變，是能源革新發展，實現碳達峰、碳中和的重要舉措。氫能將是我國能源領域的戰略性新興產業，氫燃料電池技術是實現氫能利用的先決條件。
為了促進我國氫燃料電池技術產業鏈的全面發展，本文依托中國工程院咨詢項目的支持，分析國內外氫燃料電池技術關鍵材料、核心組件的研發與應用現狀，凝練我國發展氫燃料電池技術面臨的問題，梳理未來相關技術發展方向并提出保障措施建議，以期為行業技術發展提供基礎性參考。
二、氫燃料電池技術體系及發展現狀
氫燃料電池與常見的鋰電池不同，系統更為復雜，主要由電堆和系統部件（空壓機、增濕器、氫循環泵、氫瓶）組成。
電堆是整個電池系統的核心，包括由膜電極、雙極板構成的各電池單元以及集流板、端板、密封圈等。膜電極的關鍵材料是質子交換膜、催化劑、氣體擴散層，這些部件及材料的耐久性（與其他性能）決定了電堆的使用壽命和工況適應性。近年來，氫燃料電池技術研究集中在電堆、雙極板、控制技術等方面，氫燃料電池技術體系及部分相關前沿研究如圖 1 所示。
展開 為了展示該電池系統的使用效果，他們開展了對獨棟建筑照明供電和石墨烯遠紅外能量房供電的演示（見圖4）。
圖4 3000W石墨烯基鋁燃料電池發電系統獨立供電現場演示
目前，該項目已經具備鋁燃料電池關鍵材料與部件、單體電池、1kW模塊化電池堆的小批量制備能力。研發團隊正在積極尋找合適的合作伙伴，旨在加快推進產業化。（來源：寧波材料所）
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燃料電池材料的最新內容
高鎳正極材料是現在主流的高比能正極材料，其具備容量高、成本適當等優點。然而，高鎳正極材料的熱穩定性還有待提升，這很大程度上限制了其使用上限，尤其在電動車、規模儲能等領域。目前針對高鎳正極材料的熱穩定性評價機制尚不明確，也缺乏統一的標準對其進行量度，因此開發統一的、標準化的熱穩定性評估機制至關重要。
以差示掃描量熱法（DSC）、熱重分析（TGA）及其聯用系統為代表的熱分析手段，正成為研發高安全
鎳鈷錳酸鋰（Li（NiCoMn）O2）（LiNiCoMnO2），這是一種由鎳、鈷、錳三種金屬氧化物與鋰結合制成的鋰離子電池三元正極材料。鎳鈷錳酸鋰結合了其它材料的優點，如LiCoO2良好的循環性能、LiNiO2的高比容量、LiMnO2的高安全性及低成本，被認為是動力電源的理想選擇。
鎳鈷錳酸鋰材料結構圖
依據3種元素的摩爾比(x∶y∶z比值)的不同，分別將其稱為不同的體系
為進一步展示電池用復合材料關鍵技術最新研究進展，分享先進概念與技術，深入探討新型儲能產業發展趨勢以及相關熱點與焦點問題，定于2024年10月30日-10月31日舉辦“電池用新型復合材料關鍵技術創新論壇”。本次大會由廣州市科學技術協會指導，金發科技股份有限公司主辦，國家先進高分子材料產業創新中心、廣東省復合材料學會承辦，將匯聚國內外電池材料領域的專家學者、企業代表及科研人員，共同探討新型復合材料在電池領域的最新研究成果與發展趨勢
<p>氫能有望減少溫室氣體排放，并幫助在 2050 年實現凈零碳排放目標。在面對能源供應和低碳排放目標的雙重壓力下，氫能作為綠色新能源產業愈發受到重視，采用可再生能源電解水制氫并作為燃料供給燃料電池，成為氫能綠色應用的典型方式。</p><p>Ansys CFD產品提供專門的電解制氫和燃料電池仿真模塊，可對質子交換膜電解水、堿性電解水、質子交換膜燃料電池和固體氧化物燃料電池等多種氫能生產及利用過程進行仿真模擬
[圖片]
來源 | Journal of Energy Storage
01
背景介紹
隨著社會向低碳經濟轉型，未來幾十年電池行業可能會出現數量級的增長。電池的生產用途廣泛，每種用途都有特定的電力需求，從電力電子設備、啟動電池設備到各種儲能設備。由于其卓越的能量密度、較長的循環壽命和較低的自放電率，鋰離子電池已成為儲能技術的首選。然而，鋰離子電池的效率
SMC工藝介紹及挑戰
SMC（Sheet Molding Compound的縮寫，即片狀模塑料）是一種復合材料制造工藝。該工藝可以有效地代替金屬，實現車輛輕量化目標。該工藝不僅能夠顯著降低車身重量，而且設計靈活，操作簡單、易于實現自動化、可成型表面光滑結構復雜的制品等。近年來可以看到越來越多的電車企業，選擇SMC作為制備電池殼體的首選工藝。其成型方法是將纖維短切，鋪設在樹脂和添加劑混合所形成的樹脂漿料上
#01「 SMC 工藝介紹及挑戰 」
SMC（Sheet Molding Compound的縮寫，即片狀模塑料）是一種復合材料制造工藝。該工藝可以有效地代替金屬，實現車輛輕量化目標。該工藝不僅能夠顯著降低車身重量，而且設計靈活，操作簡單、易于實現自動化、可成型表面光滑結構復雜的制品等。近年來可以看到越來越多的電車企業，選擇SMC作為制備電池殼體的首選工藝。其成型方法是將纖維短切，鋪設在樹脂和添加劑混合所形成的樹脂漿料上
本研究建立的紙基微流體燃料電池模型主要基于甲醇和氧氣的電化學反應，反應
過程中產生二氧化碳和水。反應逸出的電子通過外部電路傳遞，從而在電路中產生電
流。陰極反應釋放出大量羥基離子，形成堿性電化學反應環境，有效地促進了反應過
程，采用氫氧化鉀溶液作為燃料的支持溶液和電解質能維持堿性反應環境。
模型和仿真結果如圖所示：
固體氧化物燃料電池陽極材料的研究進展[J]. 硅酸鹽學報，2005，33(11)：109-115. HUANG Xianliang，ZHAO Hailei，WU Weijiang，et al.Research progress of anode materials for solid oxide fuelcell[J].
