锥管状电解质支撑的固体氧化物燃料电池的制备及其性能

用石膏模注浆成型法制备了摩尔分数为8%氧化钇稳定氧化锆的致密锥管状电解质.在1 500℃下煅烧4h,样品的相对密度达到97.7%.锥管的大开口端直径为16.5 mm,小开口端直径为15 mm,管壁长为12 mm,壁厚为0.177 mm.用甘氨酸-硝酸盐燃烧法制备了超细电极材料.将制备的锥管状电解质和电极材料组装成电解质支撑的固体氧化物燃料单电池,以氢气为燃料、空气为氧化剂,研究了该电池的性能.结果表明:电池开路电压(open circuit voltage,OCV)随温度的变化与理论结果一致,在800 ℃时,OCV达1.013 V,最大输出功率约为190 mW.阻抗谱测量结果表明:电解质的欧姆

阳极孔隙率对固体氧化物燃料电池性能影响的数值分析

基于商用计算流体动力学软件及开发的燃料电池多孔介质内多组分流动和扩散、传热传质、电化学反应、电流场等复杂的物理过程的计算程序,对采用不同孔隙率阳极的平板式阳极支撑固体氧化物燃料电池(planar-electrode-support solid oxide fuel cell,PES-SOFC)的性能进行数值计算,得到不同阳极孔隙率下单电池内部各气体组分浓度、温度、电势、电流、电流密度等参数的分布.由计算结果可知,在阳极孔隙率为0.3～0.4之间时,以氢气为燃料的该类型SOFC单电池表现出较好的气体扩散和电流传导特性,相应输出电压也较高.

微型化学实验在初中化学教学中的应用

采用微型化学实验，除明显的环保效益外，其经济效益以及教育教学效益也很可观，同时也为经济条件相对落后的农村中小学开辟了一条实验教学的新路子。如在氢气等气体的制法和性质实验中，将实验操作方法进行了改进，装置微型化，取得了十分满意的效果。改进后的实验装置及主要操作方法如下：　　1　实验装置(如装置图) 　　　　本装置的主要改进：①用向下排空气法收集氢气。②用具支试管代替大试管，且用小塑料瓶加入硫酸。③用同一支玻璃弯管做收集、燃烧、还原氧化铜等实验，同时配用自制的高效、安全的电点火装置。

如何在实验室里充氢气球

氢气的密度比空气小,在生活中常充在气球里支撑标幅、充在色泽艳丽的小气球里装点生活.工业上常采用耐高压钢瓶,在其中放入锡铁粉、烧碱、水等原料进行反应,产生大量氢气,对气球可直接充气.实验室里用启普发生器装置,利用锌粒与稀盐酸反应产生氢气,若直接充气球,就要有足够的气压克服气球表面张力才能把球吹起来,实际不能完成.为此,笔者经过反复试验,探索出两种在实验室里直接充氢气球的方法,现将其罗列出来,以就教于同行.

如何在实验室里充氢气球

氢气的密度比空气小,在生活中常充在气球里支撑标幅、充在色泽艳丽的小气球里装点生活.工业上常采用耐高压钢瓶,在其中放入锡铁粉、烧碱、水等原料进行反应,产生大量氢气,对气球可直接充气.实验室里用启普发生器装置,利用锌粒与稀盐酸反应产生氢气,若直接充气球,就要有足够的气压克服气球表面张力才能把球吹起来,实际不能完成.为此,笔者经过反复试验,探索出两种在实验室里直接充氢气球的方法,现将其罗列出来,以就教于同行.

α-烷基苯甲醇的催化氢化

研究了在H2-HAc-HClO4体系中,Pd/C催化氢化α-烷基取代苯甲醇到相应的支链烷基苯的反应.讨论了反应温度、氢气压力、Pd/C催化剂用量对反应的影响,以及高氯酸作为助催化剂在此反应中起的重要作用.高氯酸作为助催化剂时,最佳的反应条件是:质量分数为5%～10%的Pd/C催化剂,室温15～30 ℃,氢气压力400～800 kPa.XPS能谱分析表明,在高氯酸存在下Pd的表面生成了PdOxCly原子簇化合物,形成高活性的活性中心,对催化氢化起到了促进作用.

两种超声速燃烧室内氢气燃烧的三维数值研究

通过隐式耦合求解可压缩N-S方程及组分方程,对台阶喷射燃烧室和支杆喷射燃烧室内的流场进行了三维数值研究.研究结果表明,支杆喷射燃烧室喷人氢气,在整个流道内产生的流向涡和横向涡更加强烈,更加能够促进氢气和空气在流向的对流掺混和扩散掺混效果,从而使得燃烧室内的掺混距离缩短;同时,这两个超声速燃烧室内的凹槽结构能起到增强掺混和稳定火焰的作用,使燃烧室后部燃烧区域增大.

过渡层对掺Al2O3的YSZ电解质支撑SOFC的影响

采用甘氨酸-硝酸盐燃烧法合成阳极材料NiO以及阴极材料La0.8Sr0.2MnO3(LSM),分别将电解质YSZ(8 %(摩尔分数)氧化钇稳定氧化锆)和掺4%Al2O3的YSZ压片后在1 450 ℃下烧结4 h,在掺Al2O3电解质的阳极侧涂刷过渡层后于1 200 ℃烧结1 h.以加湿氢气(含3%H2O)为燃料、环境空气为氧化剂,测试3种电池的输出性能和交流阻抗谱.结果表明:850 ℃时,含Al2O3的电池输出性能最差,输出功率约为0.083 W/cm2;含Al2O3并具有过渡层的电池输出性能最好,输出功率约为0.120 W/cm2;交流阻抗谱分析表明,含Al2O3并具有过渡层的电池的欧姆电阻

Sm1.2 Sr0.8Co1-xNix04+δ(X=0.0,0.1,0.2)粉体在低温常压下电化学合成氨中的阴极催化性能

用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了Ce0.8Sm0.2O2-δ(SDC)和Sm1.2 Sr0.8Co1-xNix04+δ(x=0.0,0.1,0.2)(SSCN)系列纳米粉体,并用热差分析、XRD粉末衍射和透射电镜方法对SSCN系列进行表征.以碳纸支撑的SSCN系列粉体为阴极、Nafion膜为电解质、碳纸支撑的NiO-SDC还原后得到的Ni-SDC粉体为阳极,以湿氢气和氮气为原料,在低温常压下研究了其在电化学合成氨中的性能.结果表明,在25～100℃和施加电压的条件下,使用SSCN系列粉体为阴极时均有氨气生成,其中Sm1.2 Sr0.8Co1-xNix04+δ作阴极时电化学合成氨的性能最佳,在80℃和

制氢装置产品氢气储存及供氢的自动控制

实现产品氢气的自动充罐及向用户的自动供氢,可为制氢装置的无人值守提供必要的技术支持.本文对产品氢气自动控制提出了一个较完善的实现方案,用最低的生产成本来实现产品氢气储存及供氢的自动控制.

CVD金刚石薄膜涂层轴承支撑器的制备和应用

轴承支撑器是轴承精密加工中的关键部件.本文采用热丝化学气相沉积(简称CVD)法,以丙酮和氢气为碳源,在WC-Co硬质合金轴承支撑器衬底上沉积金刚石薄膜,制备CVD金刚石薄膜涂层轴承支撑器,并应用于轴承的精密磨削加工.结果表明,合理控制衬底材料的预处理和CVD沉积工艺对金刚石薄膜质量、形貌、粗糙度和薄膜与衬底间的附着力有显著影响.与传统硬质合金轴承支撑器相比,CVD金刚石涂层轴承支撑器的耐用度和使用性能显著提高.

密排灌注桩支挡结构的优化设计

某电厂取水泵房位于甬江边,西北面紧挨电厂制氢站,西面靠近甬江航标灯(图1).由于稳定的需要,泵房四周设永久性流水通道.

高氢选择性分子筛炭膜的制备

以聚酰胺酸为涂膜液,以自制的最可几孔径0.39 μm的粉煤灰膜为支撑体,采用浸渍一提拉法涂膜,经过亚胺化-炭化,制备了支撑分子筛炭膜.通过时间一延迟(time-lag)法表征了膜的气体渗透性能.和聚酰亚胺膜相比分子筛炭膜同时具有高的渗透性和选择性,所得到的分子筛炭膜具有高氢选择性,H2/CH4分离因子达到951,H2/N2分离因子为380,氢气渗透速率达到1.64×10-8 mol/(m2·s·Pa).

M6双模态冲压模型发动机氢燃料的燃烧试验研究

在一个有突扩台阶的氢燃料高超声速冲压发动机模型内研究了氢燃料喷注方式对点火与燃烧效果的影响.氢气从均匀分布于支板上的小孔喷注,支板位于燃烧室突扩台阶后,燃料的喷注方向可调.本文研究了逆来流喷射、逆流与来流夹45°角喷射,同时从支板前端面逆喷和从支板后端面顺喷、从壁面垂直于气流喷注燃料时,燃烧室内燃烧效果的差异.实验在中国空气动力研究与发展中心的脉冲燃烧风洞上进行,实验马赫数为6,总温1 850 K,总压5.5 MPa.实验结果表明,从支板前端面逆喷氢气时,点火与燃烧的效果最好.逆喷方式下,当氢气的当量油气比为0.8时,在本模型流道构型条件下,获得的推力收益超过500 N.

最佳过量空气系数优化控制氢发动机性能的建模实现

进行了进气管直接喷射式氢发动机中过量空气系数对其性能影响的研究,分析了过量空气系数对输出功率、氢燃料消耗率和NOx排放量的影响,试验表明过量空气系数对氢发动机性能有较大影响.基于神经网络在逼近动态系统输入和输出之间非线性关系的优势,运用BP神经网络对过量空气系数与输出功率和氢燃料消耗率的关系建模,仿真和试验结果的对比研究表明:模型能准确地得出各工况所需的最佳过量空气系数,可为优化控制氢发动机性能提供理论支持.

脉冲激光气相沉积法制备的非晶CH薄膜特性分析

采用脉冲激光气相沉积(PLD)法,研究了氢气压强对非晶CH薄膜性能的影响.原子力显微镜图和白光干涉图显示,薄膜表面平整致密,随着氢气压强增大,粗糙度变大.拉曼光谱分析表明,氢气压强增加,G峰和D峰位置都在向高波数方向移动.傅里叶变换红外光谱分析显示,薄膜中存在sp3-CH2和sp2-CH等基团.最后,采用PLD漂浮法在最优参数氢气压强为0.3 Pa下,成功制备了不同厚度(100～300 nm)、满足一定力学强度、无明显宏观缺陷的自支撑CH薄膜.

直流等离子体喷射CVD技术制备自支撑金刚石膜的新结构和新形貌

采用30kW高功率直流等离子体喷射CVD技术制备了自支撑金刚石膜的新型结构,通过使甲烷与氢气的浓度比随沉积时间变化的方法,制备了两层、三层和四层结构.扫描电镜结果显示所制备的层结构是由柱状晶和非常细晶粒组成的,而拉曼谱结果表明这层细晶粒具有纳米金刚石的激光散射特征.在甲烷与氢气的浓度比超过15%的沉积条件下,我们发现一种新形貌,这种形貌是由具有非常好的刻面的晶粒构成的.

金刚石薄膜自支撑窗口试样的制备与实验研究

以氢气和丙酮为原料,采用电子增强热丝CVD法,在硅片(100)基底上涂覆一层金刚石薄膜,在传统的硅平面加工工艺的基础上发展了一种新的在沉积好的基片上制备自支撑窗口试样的方法,并采用光刻法和湿式各向异性刻蚀技术制备得到金刚石薄膜自支撑窗口试样.研究表明,所制备的金刚石薄膜自支撑窗口的形状比较规则,膜内残留内应力小,能很好地满足鼓泡实验的要求,可以用来定量检测金刚石薄膜膜基界面结合强度和综合评价薄膜力学性能,对于促进金刚石薄膜材料在半导体器件中的应用和推广具有积极的意义.

带压切除炉内穿孔集合管支管技术

针对荆门石化总厂制氢炉-1内部集合管部分支管腐蚀穿孔、大量蒸汽外泄的情况,为保证在不停车的情况下堵住蒸汽,设计制造了特殊的卡具,切除腐蚀的支管,解决了带压封堵较小管径钢管泄漏的问题,保证了生产装置安全、稳定运行.文章介绍了卡具的设计、制作以及现场挤压、切除泄漏支管的施工过程.

非茂单活性中心-BCG复合催化剂用于制备双峰高密度聚乙烯

用负载化的非茂单活性中心催化剂和工业上聚乙烯气相法BCG催化剂复合,在单釜中进行了双峰高密度聚乙烯(双峰HDPE)的合成实验.通过考察氢气分压、聚合温度、聚合时间、乙烯压力、共聚单体等对乙烯聚合性能的影响,研究了双峰HDPE的相对分子质量及其分布、熔体流动指数和密度的变化规律,获得了双峰HDPE制备的有效调控方法.实验结果表明,此复合催化体系可在单反应器中制备出高相对分子质量部分高支化度和低相对分子质量部分低支化度的理想双峰HDPE.

憎水二氧化硅膜的制备、表征及水热稳定性研究

用甲基三乙氧基硅烷(MTES)代替部分正硅酸乙酯(TEOS)作为前驱物,通过共水解缩聚反应可制得甲基修饰的二氧化硅膜.通过TGA、FTIR以及气体渗透等测试手段对甲基修饰的SiO2膜进行研究,发现随着MTES/TEOS摩尔比例的增大,二氧化硅膜的憎水性能逐渐增强,当MTES/TEOS达到0.8时,二氧化硅膜的孔表面几乎不再吸附水气.氢气在MTES/TEOS为1的支撑体二氧化硅膜的输运受温度的控制,200℃时H2的渗透率达到6.0×10-7mol·m-2·Pa-1·s-1,H2/CO2分离系数达到6.0,于200℃以及水蒸气压力为3564Pa的环境中陈化近110h后H2渗透率基本保持不变,H2/

单体固体氧化物电解池极化损失分析及阴极微结构优化

基于高温固体氧化物电解池(SOEC)的高温蒸汽电解(HTSE)制氢技术作为一种非常有前景的大规模核能制氢新方法,受到国际上的迅速关注.但如何控制电解模式下的极化能量损失和性能衰减是HTSE实用化的关键.本文通过在线电化学阻抗测试技术,研究了实际运行状态下的单体固体氧化物池(SOC)在电池模式和电解模式下的极化阻抗分布,阐述了SOEC与高温固体氧化物燃料电池(SOFC)的差异,确定了SOEC氢电极支撑层水蒸气扩散过程极化损失大是制约电解池制氢性能提高的主要因素,在此基础上,采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)造孔剂对氢电极支撑层的微观结构进行了调整和优化.微结构优化后,氢电极材料的孔隙率提高了50%

甘氨酸-硝酸盐法制备NiO-Sm掺杂CeO2复合阳极粉末研究

采用甘氨酸-硝酸盐燃烧法合成了中温固体氧化物燃料电池NiO-SDC复合阳极粉末.通过XRD和扫描电子显微镜对不同甘氨酸/金属离子摩尔比合成的复合粉末的结构和形貌进行了研究.XRD结果表明,直接燃烧合成的复合粉末除了NiO和CeO2的衍射峰外,还有Ni2O3衍射峰存在,粉末经900℃煅烧2 h后Ni2O3峰消失,表明形成了NiO-SDC复合阳极粉末.氢气条件下的热重分析表明,复合粉末中NiO和SDC两相比例与溶液组分配比基本一致.制备的不同NiO含量薄膜阳极的电解质支撑单电池性能测试结果表明,阳极为60%NiO-SDC的单电池具有最高的开路电压.

流延浸渍法制备Cu-CeO2-YSZ固体氧化物燃料电池阳极

通过流延浸渍法制备Cu-CeO2-YSZ阳极,采用淀粉做造孔剂,确定了多孔YSZ基体的制备工艺,主要包括造孔剂用量及流延浆料配比.并通过复合流延制备多孔YSZ支撑的多孔-YSZ/致密-YSZ复合基体,以Pt浆为阴极,通过电池放电考察了氢气条件下多孔YSZ孔隙率、Ce和Cu的浸渍条件等对Cu-CeO2-YSZ阳极性能影响.结果表明,原料中淀粉含量为65%(质量分数),1500℃烧结6 h得到多孔YSZ孔隙率可达到70%左右.采用真空顺次浸渍法制备20%Cu-10%CeO2-YSZ(质量分数)阳极,其电池800℃时的最大功率密度为113 mW/cm2.

基于支持向量机和小波分解的气体识别研究

提出将支持向量机应用到气体种类识别的研究中,并建立小波分解提取特征量和支持向量机识别气体种类的气体定性分析模型.通过小波分解提取半导体气体传感器在温度调制下的动态响应特性的特征量,分别使用不同核函数和不同结构的支持向量机建立判断特征量与气体种类的模型.实验结果说明使用支持向量机进行气体成分定性识别的效果优于同结构的神经网络,且对支持向量机自身结构的选择不敏感,适合于对多组分气体定性分析研究.建立的模型在分辨力为13ppm(对CO)和15ppm(对H2)的条件下,对单一氢气、一氧化碳及其混合气体的识别率可达98%,适合于工程应用.