氢能专利库

本发明属于质子交换膜燃料电池技术领域，公开一种扭曲结构的咪唑类高温质子交换膜及其制备方法。以1‑甲基‑1H咪唑‑2‑甲醛、1‑乙基‑1H咪唑‑2‑甲醛、1‑丙基‑1H咪唑‑2‑甲醛、1‑丁基‑1H咪唑‑2‑甲醛中的一种、四甲基四氢‑螺二[茚满]‑二醇，三氟乙酸、三氟甲烷磺酸为催化，缩聚合成共聚聚合物，为具有螺环扭曲微孔结构的全碳骨架芳香族聚合物，得到共聚物膜材料。共聚物膜材料进行磷酸掺杂。本发明制备成本低，反应条件温和，膜材料具有更紧凑或更致密的结构，透明、均一致密，具有良好的导电性能和机械性能。

本发明公开一种含稠环结构的聚芳基吡啶型高温质子交换膜及其制备方法，属于质子交换膜燃料电池技术领域。该方法以对三联苯‑乙酰基吡啶为基体材料，通过超酸催化反应将具有碱性基团的稠环或大块芳香族共聚单体共聚到对三联苯乙酰基吡啶主链上，得到基于碱性基团共聚的膜材料，具体为：将对三联苯、乙酰基吡啶以及共聚单体与极性有机溶剂混匀，得反应物溶液；向反应物溶液中加入三氟甲烷磺酸进行反应，然后将反应液沉淀，洗涤、干燥沉淀物制得共聚聚合物；将共聚聚合物制成膜；将膜材料进行磷酸掺杂。本发明制备成本较低，反应条件温和，膜材料具有更紧凑或更致密的结构，透明、均一致密，具有良好的导电性能和机械性能。

本发明公开一种兼顾新能源消纳的多类型电制氢优化控制方法，涉及控制策略技术领域。本发明根据不同电解技术的动态响应速度差异，将其分别匹配不同波动特征的新能源发电负荷，从而实现差别化利用，提高了工作效率，优化协同运行。对多类型电制氢系统的容量配置进行了优化，以增强制氢装置的运行灵活性，使其与新能源发电的波动特性相适应。改善新能源发电与电解制氢过程之间的动态耦合效果，为高效可再生能源制氢技术的发展提供新的思路和实践依据，助力实现更为可持续的能源利用模式。

本发明属于质子交换膜燃料电池技术领域，公开一种质子交换膜燃料电池耐蚀钛合金双极板基材及其提升导电性的方法。添加Ni、Nb、Ta元素增加基材的耐蚀性，Ni：0.40％‑0.50％，Nb：0.15％‑0.20％，Ta：0.15％‑0.20％，除杂质元素以外，余量为Ti。对基材进行提升导电性处理，处理温度为550‑700℃，处理时间为1.5‑2.5h，基材表面形成一层厚度适中且均匀的TiNX层，满足质子交换膜燃料电池双极板的使用性能要求。本发明通过简单的提升导电性处理工艺使基材同时具有优异的导电及耐蚀性，操作简单、制造成本大幅度降低，有助于质子交换膜燃料电池钛合金双极板的大规模商业应用。

本发明公开了一种基于碳纳米管改性制备微生物燃料电池阳极的方法，属于微生物燃料电池技术领域。该方法将含有机物和硫化物的模拟废水泵入阳极室中，利用附着在秸秆生物炭电极上的微生物实现有机物的氧化并将硫化物转变为硫单质，氧化污染物产生的电子通过外部电子转移到阴极室产生电流，实现电能的回收。本发明中的微生物燃料电池可以有效处理有机物和硫化物，实现硫化物的回收的同时还能输出较大的功率，具有低成本和高效能的优点。

本发明涉及到一种超大厚度加氢反应器用钢板焊接工艺，包括制作坡口、预热、打底焊接、填充焊接、焊后热处理以及无损检测等步骤。本发明中选用PF‑500/US‑521H型耐热钢埋弧焊丝与焊剂进行焊接，可得到优异的抗裂纹性能和低温冲击韧性、且回火脆化敏感性低的焊接接头。采用优化的坡口设计，达到焊缝金属量最少，焊件产生的变形小，焊缝金属中母材金属占比小的效果。采用埋弧焊焊接方法，严格控制预热温度和层间温度，配以合理的消氢处理和焊后热处理，降低了焊接裂纹敏感性，焊接接头具有良好的拉伸性能、弯曲性能和低温冲击韧性，实现了150~200mm加氢反应器用12Cr2Mo1VR超厚板的高质量焊接，最终实现了加氢反应器用12Cr2Mo1VR超厚板的高质量焊接。最终成品焊缝无损检测符合NB/T 47013.3‑2015标准中的TI级要求。

本发明涉及一种锂化合物电极陶瓷燃料电池电解质、制备方法及应用。其电解质包括NaFeO2和MgO。其用于制备锂化合物电极陶瓷燃料电池，包括S1、用高温固相法制备NaFeO2；S2、将步骤S1制备的NaFeO2与MgO的粉末进行研磨混合得到复合电解质粉末；S3、首先用涂覆法制备泡沫镍‑NCAL电极，之后将复合电解质粉末与电极在高压下压制成电池。本发明提供的一种锂化合物电极陶瓷燃料电池的制备方法，其制备操作简单，易行，成本低，获得的固体燃料电池的运行稳定在550℃时，稳定性高，有较好的功率密度。

本发明属于电解水催化材料制备领域，一种高活性富Mn高熵合金电解水催化材料及其制备方法。该合金为Mnx(FeCoNiCr)y，所述合金按原子比由以下成分组成：Mn:50％～60％，Fe:10％～12.5％，Co:10％～12.5％，Ni:10％～12.5％，Cr:10％～12.5％，其中原子百分比用量为x+y＝1,0.5≤x≤0.6,0.4≤y≤0.5。采用电化学腐蚀或者化学腐蚀的方法，增大催化剂的活性面积，露出更多的催化活性位点，从而制备出高活性的非贵金属电解水阳极催化材料。该催化材料表面活性位点多，导电性好，进而提升电解水制氢效率；耐蚀性和稳定性好，进而提升电解水制氢效率；工艺简单、成熟，易于实现工业化应用，实现大电流密度下的电解水制氢工业应用。

本发明涉及一种锂氧化物电极微熔盐陶瓷燃料电池，包括对称设置的双极板以及设置在双极板之间的电解质，电解质为GDC、MgO、NaAlO2、LiAlO2、STO、LST或BCY纳米陶瓷粉体，电解质内部含有LiOH和Li2CO3。LiOH和Li2CO3包覆在电解质内部的纳米陶瓷粉体表面形成核壳结构。本发明以锂氧化物作为阳极，具有少量微孔的纳米粉体颗粒构成的陶瓷片作为电解质隔膜，在锂氧化物被H2还原时，有LiOH和Li2CO3生成，其在化学势的作用下扩散进电解质并和电解质内部的纳米陶瓷粉末形成微量熔盐包覆在陶瓷颗粒表面的特殊核壳结构，该核壳结构具有非常高的离子电导率。本发明的电池结构制备成本低廉，低温发电性能优异，有利于实现燃料电池的商业化。

本发明涉及催化剂制备技术领域，具体涉及一种负载型CO2加氢催化剂及其制备方法，将铜负载物负载在空心球载体的外表面。本发明解决了现有技术合成CO2加氢催化剂比表面积低、铜分散度差、原料转化率低的技术问题。能够有效控制载体的形貌，形成片层堆叠的空心球结构。过程简单、产率高、无需使用结构导向剂、对设备无特殊要求，适用于大规模生产。

本发明涉及一种用于超临界水流化床制氢放大研究的装置及方法，包括水箱、储料箱、高压柱塞泵、原料处理器、第一流化床反应器、第二流化床反应器、第三流化床反应器、第四流化床反应器、管式换热器、预热器、第二高压柱塞泵、冷却器、背压阀、高压分离器、高压背压阀、低压背压阀、低压分离器、气相色谱仪、TOC分析仪、多个阀门、多个流量计、温度测控系统、压力测控系统以及连接的管道。本发明独有的放大系统、合适的逻辑结构以及精巧的结构设置为超临界水流化床制氢技术的放大研究提供了一种可操作的实验装置。

本发明提供一种钙元素掺杂改性二维黑磷纳米片的制备与储氢方法，制备方法包括如下步骤：将块状黑磷(BP)和单质钙封装石英安瓿管中，加热到700～750℃，保温50～70min，降温到480～520℃，保温2～3h，然后缓慢降温到140～160℃，最后冷却到室温，得到Ca掺杂黑磷晶体(Ca‑BP晶体)；将制得的钙元素掺杂黑磷晶体，以N‑甲基吡咯烷酮(NMP)为分散剂，配制成浓度为0.6～1g/L的钙元素掺杂黑磷晶体分散液，超声分散后，将钙元素掺杂黑磷晶体分散液离心即得到钙元素掺杂改性二维黑磷纳米片。本发明能够同时钝化‑稳定化二维黑磷纳米片并提升其储氢性能，并可有效提升二维黑磷纳米片的化学稳定性，并实现温和高效储氢。

本发明提供一种选择性加氢用钌碳催化剂的制备方法，属于钌碳催化剂的制备方法。将钌化合物与添加剂混合和陈化制备含钌溶液，加入到经预处理后的碳浆溶液后浸渍吸附，之后加入还原剂搅拌还原，过滤水洗至中性，得到钌碳催化剂。本发明优点是采用了新的制备方法和独特的活性组分，改善了载体的微孔结构，Ru晶核生成更为迅速，得到超小尺寸Ru微晶，平均尺寸小于2nm，并有效防止了Ru微晶团聚，催化剂Ru微晶尺寸显著减小，催化剂Ru担载量低，反应活性高，生产成本低。

本发明涉及一种具有双层涂层的固体氧化物燃料电池金属连接体及其制备方法，所述双层涂层由内层NiO和外层的(Ni,Fe)3O4尖晶石组成；所述金属连接体的制备方法包括以下步骤：对金属连接体进行前处理；然后采用磁控溅射法在金属连接体表面依次沉积Ni层和Ni‑Fe合金层；最后沉积在金属连接体表面的Ni层和Ni‑Fe合金层被氧化，得到表面附有双层涂层的金属连接体。本发明的有益效果是：可以获得均匀、致密的双层涂层，该双层涂层能够有效抑制金属连接体中所含的Cr元素向外迁移，并降低Cr2O3膜的生长速率，提高不锈钢连接体的工作性能。另外本发明的工艺简单，成本较低，易于工业化生产。

一种热毛细力驱动的闭合微流体燃料电池系统，包括燃料电池、冷凝器、储液腔，所述储液腔的两个出口通过两个毛细管Ⅰ与燃料电池的其中两个进口相连，燃料电池的其中一个出口通过蒸气管路与冷凝器进口相连，冷凝器出口通过毛细管Ⅱ与燃料电池的另一个进口相连，燃料电池的另一个出口通过回流管路与储液腔进口相连。该电池构建具有散热和甲醇燃料输运的热毛细力泵结构，驱动甲醇燃料进入微型燃料电池发生氧化还原反应从而产生电能，实现基于散热、燃料储运和反应发电一体化的微型燃料电池，颠覆了现有普遍采用有源泵、阀控制甲醇燃料输运的燃料电池工作机理。

本发明涉及高温防护涂层制备领域，特别是涉及固体氧化物燃料电池不锈钢连接体的复合涂层及其制备方法。本发明提供的一种用于固体氧化物燃料电池不锈钢连接体的复合涂层及其制备方法，涂层包括TiN扩散障内层和金属Ni外层，TiN扩散障内层形成于不锈钢连接体，金属Ni外层形成于TiN扩散障内层。方法包括多弧离子镀技术形成TiN内层，磁控溅射技术形成Ni外层。TiN内层结合力好，能够有效阻止基体元素与Ni层元素之间的扩散，避免涂层元素与基体之间的元素互扩散而导致抗高温氧化性减低，也避免了互相扩散形成的空洞、孔隙会破坏氧化膜的致密性，从而导致防护涂层损坏起不到防护作用的问题。并且，该制备方法，沉积率高，工艺可重复性好，易于实现工业化。

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种利用旋涂技术基于磺化氧化石墨烯制备非水质子交换膜的方法。首先配制聚氯乙烯(PVC)溶液，再制备氧化石墨烯(SGO)溶液，利用匀胶机将PVC溶液均匀涂覆在玻璃板表面，再滴加SGO溶液，重复旋涂步骤5次，烘干后制备(PVC/SGO)5复合膜。在质量分数为85％的PA中浸泡24～48小时，制备(PVC/SGO)5/PA复合膜。本发明利用旋涂技术，基于SGO的优良导电性能和旋涂技术制备的膜材料厚度可控等优点制备具有高机械性能以及良好质子传导率等优点的非水质子交换膜，具有良好的应用前景。

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种基于真空辅助絮凝技术制备具有层状结构低温质子交换膜的方法。首先配制凯夫拉纳米纤维(Kevlar)溶液，聚乙烯醇(PVA)溶液以及氧化碳纳米管(OCNTs)溶液，并依次进行抽滤，再重复1～3次抽滤操作，制备具有2～4层结构的(PVA/Kevlar/OCNTs)2‑4复合膜。将其浸泡在质量分数为50～100％的磷酸(PA)水溶液中，制备(PVA/Kevlar/OCNTs)2‑4/(50～100％)PA复合膜。本发明利用真空辅助絮凝技术制备的具有层状结构的复合膜，具有良好的非水质子电导率以及机械性能。其中，(PVA/Kevlar/OCNTs)2‑4/85％PA复合膜在‑30℃时电导率达到0.038S/cm，室温下断裂拉伸强度为5.33MPa，以期待作为非水质子交换膜电解质应用于低温质子交换膜燃料电池。

本发明属于燃料电池电解质技术领域，尤其涉及一种提高固体氧化物燃料电池电解质电导率的方法。该方法中的燃料电池包括阳极、阴极和设置在阳极与阴极之间的电解质，阳极材料为含锂氧化物，电解质为GDC、YSZ、BCY、BZY、SSZ或LST，通过向燃料电池的阳极侧通入H2，使阳极侧的含锂氧化物被H2部分还原生成LiOH，生成的LiOH能够进入到电解质内部从而提高电解质的电导率。本发明提供的方法，使电解质的电导率提升明显，且燃料电池的制备成本低廉，有利于实现燃料电池的商业化。

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种利用静电纺丝技术制备磷酸掺杂的具有纤维结构的非水质子交换膜的方法。以N,N‑二甲基乙酰胺为溶剂，将质量分数为20～40wt％的磺化聚醚醚酮(SPEEK)溶液与10～20wt％的聚偏氟乙烯(PVDF)溶液混合后进行静电纺丝成膜；再掺杂磷酸制备SPEEK/PVDF/85wt％PA复合膜。本发明制备的复合膜由于具有纤维结构，降低吸附磷酸的阻力，使磷酸分子均匀分布于复合膜，解决溶液浇筑法制备的SPEEK/PVDF复合膜无法通过浸泡的方式掺杂磷酸分子而导致其非水质子电导率低的问题。与溶液浇筑法制备的膜相比，利用静电纺丝技术制备的具有纤维结构的复合膜具有良好的吸附磷酸的能力。