氢能专利库

本发明属于有限元分析技术领域，公开了一种有限元分析多孔阴极中的质量传输和化学反应以提高氢燃料电池效率的方法及系统，该方法包括：设计并在COMSOL代码中模拟了燃料电池的阴极的二维模型；定义了多孔阴极的条件；将与阴极电流收集器接触的表面设置为电位边界；与阳极接触的表面定义了电位和反应边界，选择所涉气体的传输机制。本发明支持先进燃料电池开发的强大工具，它提供了对关键参数的详细见解，并提供了一个创新、效率和可靠性的燃料电池设计和性能平台。

本发明涉及小功率燃料电池技术领域，公开了一种用于小功率燃料电池的冷却装置，包括固定在燃料电池两端板上的防护壳和散热板，所述散热板套在燃料电池的电堆外侧；还包括固定在散热板外侧的若干个风扇一，所述散热板的横截面形状为U型，且套在燃料电池的电堆外侧，所述散热板上固定有拱形板，且若干个风扇一安装于拱形板外侧，本发明优化现有的风扇风冷结构，采用风扇一直接分冷配合换气机构进行内部换气的方式，来进行高效风冷，换气机构能够将外界低温气体引入，吹向电堆外侧高温气体，实现换气降温，同时扰动高温气体，使其朝风扇一流动，提高高温气体排出效率，能够对电堆多侧处残留的高温气体进行排走，实现高效降温冷却。

本发明公开了一种镁基高熵储氢合金中镁含量阈值的评估方法及系统，首先通过确定储氢性能优异的高熵合金作为设计镁基高熵合金的基底材料；然后，使用建立不同镁含量的镁基高熵合金及其氢化物几何结构模型；在此基础上，通过第一性原理方法计算不同镁含量的高熵合金和氢原子的结合能，分析不同镁含量的高熵合金中金属原子和氢原子之间的相互作用，初步估计该体系中镁含量阈值；接着，计算不同镁含量的高熵合金氢化物的声子谱，探究随着镁含量的增加，镁基高熵合金氢化物结构的晶格动力学稳定性变化情况，从而评估出该体系的镁含量阈值。

本发明涉及电解水技术领域，且公开了一种电解水制氢制氧循环利用装置及方法，包括电解水制氢机、氢冷式发电机、空气过滤箱和鼓风机，电解水制氢机上安装有氢气调节阀和氧气调节阀，氢气调节阀的输出端和氢冷式发电机壁面之间固定连接有输气管A，空气过滤箱腔内固定安装有内筒，内筒腔内固定安装有上下两组呈相互对称状态的第一滤网和第二滤网。该一种电解水制氢制氧循环利用装置及方法，本发明通过鼓风机将空气注入到内筒腔内的水中，空气在浮力的作用下往上运动，经过第一滤网和第二滤网进行过滤，将空气中的灰尘和脏污过滤在内筒腔内的水中，空气中的粉尘以及颗粒物则溶解在水中进行过滤，提高了本发明对空气的过滤效率。

本发明公开了一种镁基高熵合金储氢性能的评估方法。首先利用随机化方法建立了镁基高熵合金及其氢化物的模型，随后使用第一性原理的方法对材料进行结构优化，选取镁基高熵合金及其氢化物能量最低的几何结构模型；其次，计算镁基高熵合金氢化物的基态总能量、结合能和违反“therule”的键数目来评估不同相结构氢化物的稳定性；再由径向分布函数来判断相变过程中体系微观结构的演变；最后，在氢化物能量稳定性判断的基础上，通过计算声子谱来预测镁基高熵合金的最大储氢量。本发明所采用的第一性原理计算的方法可以相对准确地评估镁基高熵合金的储氢性能。

本发明涉及一种超高稳定性的钴掺杂磷化镍电解水阴极的制备方法及其在电解海水产氢中的应用，制备步骤为：制备钴元素的前驱溶液；制备得到具有高稳定性的钴掺杂磷化镍电解水阴极；制备海水作电解液的电解水产氢装置。通过制备在海水中具有超高稳定性的钴掺杂磷化镍电解水阴极，有效地延长电解水阴极的使用寿命，并且使用海水代替纯水作电解液溶剂，多方面降低电解水装置产氢的成本。

本发明公开了一种用于质子陶瓷可逆燃料电池的空气电极的制备方法，包括以下步骤：(1)配制活性溶液，选取具有一定化学计量比的可溶性金属盐，将其溶解于溶剂中，并加入分散剂、助燃剂的一种或两种，并调节溶液的pH；(2)提供多孔空气极骨架，并在将素坯干燥后在一定温度下进行排胶去除有机物并形成孔隙结构；(3)在多孔空气极骨架上进行表面修饰，将多孔空气极骨架放置于加热台上控制温度，将步骤(1)制得的活性溶液喷涂或浸渍在多孔空气极骨架上，制得初始电极；(4)将步骤(3)制得的初始电极烧结成相，并重复上一个步骤，获得用于质子陶瓷可逆燃料电池的空气电极。本发明提供的方法可提升可逆燃料电池空气电极的活性和稳定性。

本发明公开了一种碳纳米点的制备方法及其作辅助材料在电解水阴极的应用，制备步骤为：制备含碳纳米点的水溶液；将碳纳米点附着到电解水产氢电极表面；将附有碳纳米点的电解水产氢电极退火。该制备方法所得的碳纳米点尺寸极小且直径较统一，便于与其它材料相结合，并且该碳纳米点与电解水产氢电极结合后显著提升了电解水产氢电极的产氢效率，很大程度降低了电解水产氢过程所需的成本。

本发明涉及一种燃料电池/电解池氧电极材料、制备方法及其应用，其化学通式为A1‑xA′xBnO3‑δ，其中A为Pr，Nd，Gd，Ce，Sm中的一种，A′为Ba，Sr，Ca中的一种或任意两种，B包含Co和其他金属，其他金属为Ni,Fe,Nb中的一种或一种以上，其中0＜x＜1，0.75≤n≤1,0≤δ≤1。通过将金属氧化物或金属盐溶于稀硝酸中，加入反应试剂配制前驱体溶液，随后加热、干燥、研磨、高温烧结获得氧电极材。本发明中涉及的氧电极材料可以是层状钙钛矿结构氧化物，也可以是复合的氧电极材料。A位的碱土金属掺杂，降低了其成本并增强了其氧化还原活性，同时在B位引入其他金属降低Co的占比有助于提高热膨胀匹配性，是一种优良的低温质子陶瓷燃料电池/电解池氧电极材料。

本发明公开了一种铁掺杂硒化镍快速制备方法及在电解水阴极的应用，制备步骤为：制备含醋酸铁的预溶液，将镍网放置入预溶液中浸泡一段时间后取出，加热烘干得到附有醋酸铁的镍网，将附有醋酸铁的镍网放在管式炉升温区域，然后将硒粉放置于管式炉升温区域边缘位置进行硒化反应，得到可直接连接至电解水装置中作为电解水阴极的铁掺杂硒化镍。该电解水阴极可直接应用到电解水装置中，通过快速制备光敏感的铁掺杂硒化镍阴极，有效地降低制备过程的时间和成本，继而通过太阳能促进电解水阴极的电解水效率，多方面降低电解水装置产氢的成本。

本发明涉及高导电碳纸制作技术领域，尤其涉及一种燃料电池用亲疏水可调的高导电碳纸的制备方法，先制备亲水纤维薄膜，包括两种纺丝制备方案；熔融纺丝，是将熔点与聚丙烯腈相类似的固体醇和羧酸加热熔融纺丝形成亲水薄膜；静电纺丝，是将亲水小分子如甘油多元羧酸分散到DMF中，然后分散聚丙烯腈制备纺丝液体制备亲水薄膜；然后在亲水薄膜上喷涂或浸润水系导电碳浆料，经拉伸干燥后制备导电纤维碳纸。将第一步得到导电纤维碳纸通过热压工艺增加材料的紧实程度制备高导电性碳纸；将第二步骤得高导电性碳纸经过热处理使得亲水物质挥发制备亲疏水可调的高导电碳纸该制备高导电性碳纸具有成本低廉、亲疏水程度可调和高柔性的特点利于推广应用。

本发明涉及一种用于太阳光全解水制氢的铜铋硫基光电化学电池，包括Cu3BiS3光阴极和Cu3BiS3光阳极，Cu3BiS3光阴极包括第一背电极层以及层叠于第一背电极层上的Cu3BiS3吸收层、CdS/TiO2双缓冲层和析氢助催化剂层；Cu3BiS3光阳极包括第二背电极层以及层叠于第二背电极层上的TiO2/CdS双缓冲层、Cu3BiS3吸收层和析氧助催化剂层；第一背电极层与第二背电极层通过导线连接。本发明的光电化学电池中光阴极和光阳极部分均选用p型半导体Cu3BiS3作为吸光材料，相较于传统的p‑n串联光电化学电池，其具有高吸光利用率的优势，提升了电池的光转氢效率。

本发明公开了一种光敏感的钴掺杂硒化镍电解水阴极的制备方法及应用，制备步骤为：制备含钴元素的前驱体溶液；制备附有前驱体溶液的镍泡沫网；制备得到光敏感的钴掺杂硒化镍电解水阴极，该电解水阴极可应用于电解水装置中。本发明采用具有可见光响应的钴掺杂硒化镍阴极去替换常见的具有强金属性的电解水阴极材料，通过太阳能促进电解水阴极的电解水效率，减少电解水装置运行所需的外部供给电能。

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种抗铬中毒的燃料电池集成制备方法及其应用，包括以下步骤：提供具有致密电解质的半电池；在半电池的表面喷涂、滴涂或者是刷涂缓冲层浆料；在上述的缓冲层上制备阴极，控制干燥温度和溶剂挥发速度获得涂覆阴极的电池；获得的涂覆阴极的电池，在高温下烧结获得多孔阴极，多孔阴极的主要成份为PBCC及掺杂的PBCC基材料、PBCC和电解质的复合材料、LBCC及掺杂LBCC基材料、LBCC和电解质的复合材料、BCFN和电解质的复合材料、以及LSC基材料等，获得多孔阴极进行热处理，本发明制备方法简单，易于大规模生产，本发明的阴极结构设计，可以有效增加催化活性位点，增强其催化活性，本发明的燃料电池在抗铬中毒方面表现出优异的性能。

本发明涉及一种双阴极并联光驱动分解水制氢电极系统，包括，容纳有酸性电解液的腔室，设置于腔室侧壁上的第一阴极，其包括第一导电衬底、宽带隙半导体薄膜和析氢催化剂；设置于腔室侧壁上的第二阴极，其包括第二导电衬底、窄带隙半导体薄膜、n型半导体层和析氢催化剂；析氧电极设置于酸性电解液中；具有正极和负极的热电器件，具有热端和冷端，热端与第二阴极邻接设置；第一导电衬底和第二导电衬底连接至负极，析氧电极连接至正极。该电极系统完全依赖太阳能驱动分解水制氢，同时充分利用了太阳光以及热电器件的输出功率，极大地增加了单位时间内的制氢量，具有良好的发展前景和经济效益。

本发明公开了一种氢燃料电池混合动力系统能量管理方法，通过一种自适应改进低通滤波方法实现对动力系统功率需求的频率分离，从而达到有效延长氢燃料电池剩余使用寿命的目的。所述自适应改进低通滤波方法，即一种改进的频率分离方法，根据动力系统在不同工况下的统计学特征来确定最优的滤波参数。对动力系统的功率需求数据进行低通滤波，得到在功率均值附近平稳波动的低频功率，并将这部分功率分配给氢燃料电池，差值功率分配给锂电池。本发明的能量管理方法能够在保证系统动力性的前提下，有效降低氢燃料电池在工作过程中输出功率的波动，从而延长其剩余使用寿命。

一种水分解制氢的方法及其装置，其中方法包括：分别在N型和P型半导体硅的一侧设置铌掺杂二氧化钛透明导电层，另一侧设置导电金属层，得到N型硅光电极和P型硅光电极；N型硅光电极和P型硅光电极分别作为正、负极连接成电解器；利用温差驱动热电半导体产生电能驱动N型硅光电极和P型硅光电极进行水分解制氢。该方法利用太阳的光热转换驱动热电半导体提供偏压来促使硅光电极实现水分解，避免因光伏电池光电压和光电流的限制关系导致水分解效率降低。同时，利用耐腐蚀的铌掺杂二氧化钛透明导电层，实现硅光电极高效光吸收和高效载流子迁移，从而提高硅光电极水分解的效率和稳定性。