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燃料分布

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燃料分布相关的资讯

  • 科技部:继续加强氢能与燃料电池技术攻关
    p style=" text-indent: 2em " 针对这份《关于加快推动燃料电池商用车发展的建议》,答复文件明确,科技部将结合国家中长期科技发展规划研究和“十四五”国家重点研发计划重点专项凝练等工作,继续加强氢能与燃料电池技术攻关,加快关键核心技术取得实质性突破,提升燃料电池技术成熟度,为燃料电池商用车技术进步和产业发展提供强有力技术支撑。 /p p style=" text-indent: 2em " 不仅如此,目前,财政部正联合科技部等部门,通过“以奖代补”方式,重点在积极性高、经济条件和政策基础好、具备氢能和燃料电池汽车产业基础、有市场需求的地区进行燃料电池汽车示范推广。 /p p style=" text-indent: 2em " 值得关注的是,科技部高度重视燃料电池汽车技术研发。“十五”期间,科技部启动实施电动汽车重大科技专项,确立“三纵三横”(三纵:纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车,三横:电池、电机、电控)研发布局,燃料电池汽车技术作为“三纵”之一得到重点研发部署,并在“十一五”到“十三五”期间持续进行科技攻关。 /p p style=" text-indent: 2em " “十三五”期间,科技部牵头组织实施国家重点研发计划“新能源汽车”和“可再生能源与氢能技术”两个重点专项,氢能和燃料电池技术持续得到重点部署。具体来说,“新能源汽车”重点专项在车用燃料电池技术方面启动项目13项,重点在燃料电池乘用车及商用车应用领域,对面向产业化的和未来前瞻性的关键核心技术进行了针对性研发部署,其中,重大共性关键技术项目主要由整车企业牵头,将极大带动燃料电池系统技术和产业快速发展。“可再生能源与氢能技术”重点专项已启动项目17项,重点在高效电解水制氢、先进制氢技术,高压储运氢、固态储运氢、加氢站及安全评价技术,燃料电池发电、长寿命电堆及关键组件、分布式热电联供系统技术,膜电极、空压机、循环泵、氢气纯化、催化剂技术加强研发部署。 /p p style=" text-indent: 2em " 答复文件指出,经过四个五年国家科技计划的组织实施,我国燃料电池从电堆、系统到关键部件技术研发均取得一系列关键突破,形成了涵盖制氢、储氢、氢安全及燃料电池及整车应用等技术的产学研用研发体系,培育了一批从事燃料电池及关键零部件研发生产的企业,以分布式能源领域、移动通信基站以及城市客运、物流等商用车型为先导开展了规模化示范运行,并以资本为纽带,带动广东、江苏、湖北等多地初步形成了产业集群,开展一定规模的示范应用。 /p p style=" text-indent: 2em " 在加强技术研发的同时,科技部积极推动燃料电池汽车示范运行考核工作。2008年北京奥运会投入燃料电池轿车作为马拉松先导车和燃料电池客车作为运动员收容车开始,燃料电池汽车示范运行拉开序幕。到2020年,在北京、上海、郑州、佛山、盐城等地开展累计百辆级的燃料电池客车、轿车、物流车商业化示范运行工作。  /p p br/ /p
  • Picarro G2401——利用后向轨迹模型估计北极大气温室气体的空间分布
    Picarro G2401——利用后向轨迹模型估计北极大气温室气体的空间分布江苏海兰达尔 2023-04-03 10:58 发表于江苏收录于合集#温室气体3个#大气2个原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/mma.6046摘要在这项研究中,我们使用了一种被称为FLA的被动风传感(遥感)数值技术来模拟大气组分浓度的平均有效场,并展示了方法和研究结果。用数值方法求解了假设扩散波峰数无限大的温室气体空间分布的拟二维重构问题。这项研究是基于2016年7月至2017年8月在喀拉海别雷岛对大气中甲烷和二氧化碳的现场测量。我们分析了北极地区甲烷和二氧化碳空间分布的差异和共同特征,甲烷的浓度随着从大陆移动到偏远海域而趋于下降,相反,对于二氧化碳,在整个大陆上都观测到了较低的值,但随着远离海岸线而增加。对于这两种温室气体,2017年的平均大气浓度相对于2016年也有所增加。01观测介绍观测地点(别雷岛)位于俄罗斯亚马尔半岛以北5至10公里的喀拉海,于2016年至2017年夏季进行,测量站点建设在西北海岸(73.32°N, 70.05°E)。大气二氧化碳和甲烷的浓度测量使用Picarro G2401温室气体分析仪,该系统能够在连续无人值守的条件下进行高精度监测。根据工厂报告来看,Picarro G2401对二氧化碳和甲烷的测量精度分别为50ppb和1ppb(1σ,5秒测量平均)。在不使用参考气体的1个月内,最大漂移量为二氧化碳不超过500ppb,甲烷不超过3ppb。基于其低漂移和低校准频率的需求,该系统非常适应远程连续测量。02后向轨迹使用HYSPLIT4软件计算了不同月份下测量的4天后向轨迹(图1)。可以看出,气流的模式在每年和每月都有显著的变化。在2016年7月和2017年8月,都观测到了西西伯利亚中纬度地区的气团入侵。除2017年7月外,在其它月份,来自北极地区的气团都到达了别雷岛。图1 别雷岛监测站4个不同月份下的4天后向轨迹03研究结果图2为2016年和2017年二氧化碳和甲烷浓度的平均有效场的模拟结果。二氧化碳浓度(图2A、B)和甲烷浓度(图2C、D)的空间分布的一般特征有根本上的区别。对于二氧化碳,在整个大陆上都观测到较低的值,并且它们随着远离海岸线而增加。相反,在大陆及其邻近地区的甲烷浓度要高于偏远海域。这种空间分布上的差异是可以被解释的,因为甲烷的来源主要是大陆,包括各种自然和人为排放。例如,湿地和淡水系统被证明对北极地区的大气甲烷有重大贡献。主要的人为来源则是化石燃料燃烧和石油天然气工业。与此同时,在测量期间,陆地植被明显处于活跃的物候状态,这提供了强大的二氧化碳汇,因此其在陆地上的大气浓度较低。图2 不同年度月份二氧化碳和甲烷浓度的平均有效场在模拟的不同区域,有许多高甲烷浓度的“点”是意料之外的,这种镶嵌分布的形成可能与长距离的气体传输和海面可能的排放有关。因为来自海洋的甲烷的一个强大来源是海底永久冻土层和大陆架水合物,它们在该地区的分布也不均匀。此外,2016年夏季在俄罗斯北极地区观测到的温度异常可能是2016年海面以上温室气体空间分布差异更大的原因。对2016年和2017年的平均有效场的比较表明,2017年的二氧化碳和甲烷浓度相对于2016年均有所增加。结论在这项研究中,我们证明了基于监测点现场测量和空气颗粒物轨迹来评估大气组分平均浓度场的可能性。模拟的甲烷和二氧化碳浓度场的情况如下。二氧化碳在整个大陆的浓度较低,随着远离海岸线而升高,甲烷浓度分布则相反。根据计算结果,得到了模拟区域内海面上甲烷浓度空间分布较高的镶嵌模式。2017年,两种温室气体(二氧化碳和甲烷)的大气浓度相对于2016年都有所增加。编辑人:陆文涛审核人:史恒霖
  • 如何做燃料电池表征?——岛津质子交换膜燃料电池研究解决方案
    燃料电池是一种洁净、环境友好的发电方式,被认为是21世纪首选的清洁、高效的发电技术。质子交换膜燃料电池随着研究的深入,其性能、寿命及成本等方面得到了长足的发展,在交通、便携式电源以及分布式发电等领域得到了广泛的应用。质子交换膜燃料电池的研究主要集中在催化剂、质子交换膜、电极、极板等的研究,各部分的研究表征技术对于电池的研究是必不可少的。岛津可以提供质子交换膜燃料电池研究中涉及的各种表征分析仪器及解决方案。01电催化剂表征02质子交换膜表征03膜电极表征(整体、气体扩散层)04双极板研究表征对于质子交换膜燃料电池各部分的研究表征,岛津为您提供完整解决方案。本文内容非商业广告,仅供专业人士参考。
  • 行业动态|暨南大学吴晟课题组基于深圳356米气象塔进行实时黑碳气溶胶垂直分布观测的研究成果
    行业动态|暨南大学吴晟课题组基于深圳356米气象塔进行实时黑碳气溶胶垂直分布观测的研究成果前言近日,气候学领域知名学术期刊Theoretical and Applied Climatology 《理论与应用气候学》,发表了暨南大学质谱仪器与大气环境研究所吴晟老师团队在关于黑碳气溶胶垂直分布的研究成果。该文章总结了通过在356米的深圳气象塔(SZMT)的五个高度(2,50, 100,200和350 m)平台上部署五台微型黑碳仪进行的实时黑碳气溶胶垂直分布观测分析的成果,重点考察了不同高度下平均等效黑碳浓度(eBC,当量黑碳浓度,把所有吸光折算成EC的浓度等效值)的日变化情况,和气象条件尤其是风速、风向的影响,并通过风玫瑰和后向轨迹分析了BC来源,同时还进行了吸收?ngstr?m指数(AAE375-880)的计算解析。团队此次的分析成果,给黑碳气溶胶垂直分布观测数据和分析提供了详实的资料,并有力地证实了很多以往相关研究的结论。First作者:孙天林(硕士研究生)通讯作者:吴晟副研究员、吴兑教授、周振教授下载链接:https://rdcu.be/b3lv2原文链接:https://doi.org/10.1007/s00704-020-03168-6DOI:https://doi.org/10.1007/s00704-020-03168-6背景介绍黑碳(Black carbon,BC)是重要的大气气溶胶组成部分,因不完全燃烧而产生。近些年,大气中黑碳的浓度显著增加不仅与大量化石燃料消耗有关,还涉及到生物质燃烧和日益增长的汽车尾气排放。黑碳的强吸光性质可改变大气的辐射特性,降低能见度,其增温效应仅次于CO2。另外,黑碳还可能吸附有毒物质并带进人体内,引起呼吸系统和心血管疾病。由于黑碳对全球气候变化、区域环境空气质量和人体健康造成的重大影响,相关研究已成为大气气溶胶及气候变化领域的科研热点。图1 深圳市356米气象塔(SZMT)采样点位置和照片上下滑动查看五个高度平台部署微型黑碳仪情况图文解析图2 a-e为五个采样高度的eBC浓度概率密度分布。红色实线表示对数正态分布函数拟合曲线,N表示数据量,f为不同高度的eBC的箱须图eBC浓度整体表现出随高度升高而下降的趋势。eBC在2和50 m处具有双峰分布特征,在100、200和350 m处呈单峰分布,主要是因为近地面(2和50 m)受污染影响更大。图3 eBC日变化。红色圆表示小时均值。图4 eBC垂直廓线从图3和图4来看,eBC日变化呈现双峰分布的规律,5个高度峰值均出现在9:00-10:00与19:00-21:00之间,出现在夜晚的高峰随着高度增加,峰值略有下降,早晚高峰与车辆尾气明显关联,傍晚高峰的幅度更大,范围更广,可能与深圳的交通法规有关,深圳的卡车(柴油车)在7:00至22:00禁止通行,柴油车的BC排放水平相对较高,是导致本研究中观察到的夜间高峰的原因。图4d表明,较高的排放量加之通常在傍晚出现的较低的污染混合层高度共同导致了BC在地表附近聚集。图5 eBC和PM2.5时间变化。PM2.5用阴影区域表示,eBC用实线表示图5为eBC时间变化图,可以看出eBC和PM2.5的变化趋势类似。eBC / PM2.5质量浓度比可作为PM2.5成分和来源的指标。eBC / PM2.5增加或出现峰值可能表明有高BC排放源经过观测点(例如,高排放车辆或燃烧事件)。另外,不同高度之间eBC / PM2.5的差异也可以提供一些定性的源信息。例如,eBC / PM2.5zuida值是在2 m处,这与大多数BC粒子来源于地面的事实是一致的。图6 温度(T),相对湿度(RH),太阳辐射(R)和eBC浓度的时间变化。从图6可以看出,eBC浓度的变化趋势与RH的变化趋势相似,通常与T的变化趋势相反。通过对图表趋势和特殊事件的分析,发现风速相比其他气象因素对eBC浓度的影响较大。图7 在350 m处测得的AAE375–880的日变化。红色圆表示小时均值吸收?ngstr?m指数(AAE)可用于定量BC气溶胶光吸收随波长变化的特性。本研究中,采用了375 nm和880 nm来测定AAE375–880。通过分析不同时段的AAE375–880值的变化,得到AAE375–880与实际污染的关联以及与颗粒物老化的关联。文章结论1.在深圳市356米气象塔的5个高度(2, 50, 100, 200和350 m)平台上进行的BC观测分析,发现BC浓度垂直分布随高度增加而降低的规律,不同高度BC的变化具有很好的相关性,观察到BC日变化中的双峰规律。2.在整个观测期间,BC与PM2.5的比值相对稳定。气象因素特别是风速可能是导致BC浓度升高的关键因素。BC风玫瑰分析表明,不同高度的高BC事件来源于不同方向的贡献,确认本地一次排放源的贡献。后向轨迹分析表明,来自华中地区的气团的BC浓度水平比其余三个方向高很多。AAE375–880在350 m处表现出明显的日变化规律,可能与老化和新鲜排放的BC的占比贡献有关。3.在未来的研究中将气象塔和无人机观测两种方法结合使用可以为BC垂直廓线的观测与研究提供更多信息。相关仪器microAeth® 微型黑碳仪点击查看大图1、MA200 (AethLabs, CA, USA),which provides BC measurements at five wavelengths.公众号主页菜单[产品资讯]→[碳分析模块]→《microAeth微型黑碳仪》http://www.bmet.cn/index.php/Index/productdet/ qcid/130/spid/224.htmlMA2002、AE51 (AethLabs, CA, USA), which reports BC at 880 nm only.公众号主页菜单[产品资讯]→[碳分析模块]→《microAeth微型黑碳仪》http://www.bmet.cn/index.php/Index/productdet/cid/131/spid/363.htmlAE51往 期回 顾点击“阅读原文”查看文章详情
  • 中国科大毛磊团队在氢燃料电池无损检测理论及方法研究中取得新进展
    近日,中国科学技术大学工程科学学院精密机械与精密仪器系先进感知、数据融合及智能运维课题组毛磊特任研究员团队在氢燃料电池无损检测方面取得突破性进展,报道了一种基于磁场成像的氢燃料电池无损检测理论及方法,突破现有氢燃料电池性能表征依赖于材料分析、电流分布等侵入式检测手段的瓶颈,研究成果以题为“Imaging PEMFC performance heterogeneity by sensing external magnetic field”发表在Cell Press期刊Cell Reports Physical Science上。氢燃料电池技术(PEMFC)被广泛应用于氢能利用领域,然而影响商用氢燃料电池系统可靠性的主要因素是在电池运行过程中难以进行电池性能表征并识别电池异常状态。目前,主要的状态识别方法仅可对PEMFC状态变化进行识别,但难以对电池内部状态变化的发展路径及对应机理进行检测及分析,从而无法根据识别结果对PEMFC系统进行对应调控,进而保障PEMFC系统的运行安全。在PEMFC运行过程中,电池性能状态与其内部水分布、电流分布息息相关。目前,相关技术主要通过材料分析、水传输分布、电流分布等手段来评估氢燃料电池性能状态。然而这些技术会干扰电池的运行状态,甚至破坏电池固有结构和性能,进而很难保证技术可靠性和实用性。PEMFC电流分布和相应磁场分布如图1所示,作者将PEMFC内部电流分解为平行膜方向膜电流(图1B)和垂直膜方向主电流(图1C),并揭示了氢燃料电池故障时性能下降的本质原因是参与化学反应的主电流减少,寄生损耗的膜电流增加,因此膜电流及其激发磁场可以反映电池性能变化。这是在该研究领域内首次系统性分析并提出了氢燃料电池的性能变化与其内部不同分量电流和激发磁场的关联机制。图1.PEMFC内部电流和磁场分布(a) PEMFC内部电流 (b)膜电流及其磁场分布 (c)主电流及其磁场分布.该研究的研究思路如图2所示,首先通过建立多物理场PEMFC仿真建模,对PEMFC在不同运行状态下的膜电流及其磁场分布变化进行分析;进而搭建PEMFC外部磁场检测系统,通过检测PEMFC运行过程中的膜电流磁场分布,分析PEMFC系统内部状态变化路径及对应机制。据此,本研究工作中提出了一种基于磁场成像的PEMFC系统无损检测理论及方法,可在PEMFC运行过程中揭示状态变化的起源和演变过程,在商用PEMFC系统的状态检测及异常识别方面极具应用潜力。图2.技术路线图中国科学技术大学工程科学学院博士研究生孙誉宁为论文的第一作者,毛磊特任研究员为论文的唯一通讯作者。该项工作得到了基金委、中科院、安徽省及合肥市等资助。论文链接:https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2022.101083
  • 德国ETAS氢燃料电池控制器HIL测试方案
    德国ETAS氢燃料电池HIL方案- FCU HIL测试方案(面向2020年最新版)ETAS GmbH 成立于 1994 年,是罗伯特博世联合企业的一部分,是车用电子控制系统以 及相关嵌入式控制系统软件开发工具和测试设备的领先供应商。ETAS 致力于为车用嵌 入式系统的整个生命周期提供支持性的创新产品。ETAS 可向全球的汽车 OEM 以及电控 单元的一级供应商提供产品与服务。本公司在全球拥有约 700 名员工,年营业额达到约 1.4 亿欧元。以下是有关本公司的概要介绍。ETAS 全球化网络是在全球范围内构建起的一个由办事机构和研发中心组成的网络,通 过该网络进行产品的开发、配置并提供技术支持。本公司相信,对于建立长期、成功 的客户关系来说,在地理位置上与客户接近将具有至关重要的意义。ETAS 集团总部位 于德国斯图加特,在美国、日本、韩国、中国、印度、法国、英国、意大利、巴西及 俄罗斯联邦均设有地区分公司或办事机构。每一处办事机构都提供客户账户管理、客 户技术支持、区域内项目管理以及工程技术服务资源等。与纯电动汽车相比,氢燃料电池汽车具有加注时间短,续航里程长等优势,是未来汽车工业可持续化发展的重要方向。目前,氢燃料电池汽车产业正在兴起。氢能是一种清洁能源,氢燃料电池只会产生水和热,并不会产生二氧化碳,对环境无任何污染。 燃料电池电动汽车技术是目前世界环保汽车技术的热点,我国应更加积极开展燃料电池电动汽车技术研究,较快缩小与西方汽车工业发达国家的汽车环保技术的差距,从能源和环保角度来讲,进行燃料电池电動汽车技术开发对能源多样化,发展燃料电池汽车,将促进一系列技术和产业的发展,形成国民经济发展的新增长点。 燃料电池是一种很有前途的清洁能源,在未来很可能代替传统能源成为主要能源。所以,很多国家和跨国集团都极其重视燃料电池技术的开发和研究。美国将燃料电池技术列为国家安全技术 欧盟在2008年制定了2020年氢能与燃料电池发展计划,投资近10亿欧元用于燃料电池与氢能研究、技术开发及验证等方面 加拿大计划将燃料电池发展成国家的之助产业 日本认为燃料电池技术是21世纪能源环境领域的核心 《时代》周刊将燃料电池电动汽车列为21世纪10大高技术之首 我国中长期科学和技术发展规划纲要明确提出,大力发展氢燃料的制取、存储及专用燃料电池技术的开发与研究,提高产业化技术。 近20年来,我国科技人员经过不懈努力,尽管燃料电池及材料的开发和应用得到了极大的进展,但由于研究投入和产业化资金数量很少,燃料技术的总体水平与发达国家相比还有较大差距,燃料电池技术的阻力主要在于基础设施匮乏,技术人才不足,成本高、耐久性差,研究力量分散,产业化体系尚未形成,尤其是缺少企业的参与,很难将研究成果进行示范应用。所以,我国应寻找最佳切入点,根据当前和中长期经济和社会发展需要,集中研究力量,大力推动燃料电池发电技术的发展,加大研发和产业化投入,为我过的国家能源安全和国民经济可持续发展服务。用于HiL测试的燃料电池系统模拟模型 燃料电池系统的典型架构-使用ETAS的LABCAR-MODEL-FC模型进行模拟的依据LABCAR-MODEL-FC(用于HiL测试的燃料电池系统模拟模型)ETAS的LABCAR-MODEL-FC模型能记录完整的燃料电池系统,包括堆栈、外围设备和柔性ECU。其包含一个可以对水流、温度影响和反应动力学详细模拟的一维PEM-FC堆栈。柔性ECU也能保证在工作站进行直接的闭环试运转。 LABCAR-MODEL-FC模型能确保用户逼真地模拟出燃料电池系统,从而对HiL系统中的ECU进行测试。其模块化的模型架构可以让特定的客户对氢气、氧气和冷却系统进行模拟。 模型扩展装置LABCAR-MODEL-FCCAL模型(用于基于HiL校准的燃料电池系统模拟模型)ETAS的LABCAR-MODEL-FCCAL模型(燃料电池校准)是一种二维的PEM-FC堆栈模型,用于详细地模拟电、水、和压力分布。鉴于此模型具有模块化的设计特点,并且还配有参数化的工具,因此其可以跟现有的LABCAR-MODEL-FC模型进行无缝整合。 两种变体均可整合到LABCAR-MODEL-VVTB模型整车模拟中(虚拟车辆测试台的模拟模型,用来进行HiL测试)。 LABCAR-MODEL-FC在汽车应用中,通常优先使用PEM-FC燃料电池,因为其具备启动快、能量密度高和动力学稳定的优良特点。为了给客户在此大有前途的创新领域提供支持,ETAS提供了燃料电池系统的LABCAR-MODEL-FC模拟模型,用来进行HiL测试。测试用于燃料电池系统的ECU LABCAR-MODEL组合包括集成电路发动机、用于汽车推进的锂离子电池、电动机、燃料电池、车辆动力学、车辆、驾驶员和环境的仿真模型。在汽车应用中,通常优先使用PEM-FC燃料电池,因为其具备启动快、能量密度高和动力学稳定的优良特点。为了给客户在此大有前途的创新领域提供支持,ETAS提供了燃料电池系统的LABCAR-MODEL-FC模拟模型,用来进行HiL测试。 ETAS的LABCAR-MODEL-FC模拟燃料系统性能。模拟整个系统-从PEM-FC(高分子电解膜燃料电池)堆栈到反应物和冷却剂的供应-以确保对燃料电池系统ECU的可靠性测试和校准。LABCAR-MODEL-FC可以模拟堆栈、氢气供应、氧气供应和冷却剂供应的详细过程。此技术基于对物理过程的精确模拟,而这些模拟都是基于对电解反应的复杂计算以及基于对堆栈和外围设备之间相互作用的复杂计算得出。鉴于现代燃料电池堆栈的复杂性,要对堆栈进行一维(1D)空间分布模拟。为了满足当前和未来的要求,可以实现对二维(2D)堆栈模拟进行特殊扩展,其燃料电池系统的模拟模型可用于完成基于HiL的校准(LABCAR-MODEL-FCCAL)。基于PC的模拟目标LABCAR-RTPC能为实时模拟提供所需的电源。 LABCAR-MODEL-FC模拟模型可以让用户在硬件在环测试台上对燃料电池的ECU进行早期的测试和优化。 将高成本的测试和安全相关的应用转移到硬件在环测试台上,从而在开发过程中让顾客直接受益。应用实例包括模拟PEM-FC燃料电池堆栈的冷启动调节或模拟氢气供应的临界处理。 ETAS模拟模型的优势ETAS燃料电池模型包括用于模拟堆栈和外围设备的Simulink® 元件库和各种电解槽模型。模型的实时性有利于测试燃料电池ECU时与ETASHiL系统的整合,还可以同时进行安全相关的故障模拟和ECU软件的初始预标定。由于这些模型考虑到了所有相关的物理现象,可以用来测试所有项目,包括基础软件、高级控制、操作和诊断性功能。ETAS的模拟模型组合提供HiL模拟,包括独家提供的硬件 、软件和模拟模型。 应用用户可针对具体的汽车要求,进行大量的典型性闭环ECU测试: l 测试用于氢气供应的典型ECU功能:l 惰性气体测定、清洗方法、气体引射器控制l 测试用于氧气供应的典型ECU功能:l 空气压缩机控制、水再循环l 测试用于冷却系统的典型ECU功能:l 冷却方法、泵控制、散热器激活l 测试用于诊断和管理的典型ECU功能:l 渗漏检测、冷启动、压力协调、紧急关闭l 针对优化运行的设计和校准:l 水管理、电厂辅助设备 优势LABCAR-MODEL-FC有助于对所有项目进行测试,包括基础软件精密控制、运行、和燃料电池ECU的诊断功能。LABCAR-MODEL-FCCAL扩展模型提供了2D堆栈模型,可以实时精准地模拟出电池电压、电解膜状态或水再循环过程,从而满足当前和未来的要求。该模型可以同LABCAR-MODEL-VVTB进行整合(用于HiL测试的虚拟车辆测试台模拟模型)ETAS独家提供硬件、软件和模型,以及客制化技术服务和专家咨询。 用于HiL测试的燃料电池系统模拟模型(LABCAR-MODEL-FC)包括对PEM-FC堆栈的一维模拟,以及对反应物和冷却剂供应系统进行详细和模块化记录。还能提供操作燃料电池ECU所需的所有相应接口。 用于基于HiL校准的燃料电池系统模拟模型(LABCAR-MODEL-FCCAL)为LABCAR-MODEL-FC模型增加了2D空间分辨堆栈模拟,并且能详细洞察电池性能。除了有助于对ECU在闭环控制回路中运行时的基础校准外,其还能让用户对最佳堆栈运行的功能进行测试,以及在早期开发阶段将电池降解降至最低。 因LABCAR-MODEL-FC和LABCAR-MODEL-FCCAL基于PC的模拟目标LABCAR-RTPC以及开放性,可对其进行定制并满足不同的要求。Simulink® 的开放性安装启用特点让开发者可以选择对ETAS或其它供应商提供的元件模型进行整合。 除了模拟模型外,ETAS还对所有开发需求提供技术支持服务和咨询。用于HiL测试的燃料电池系统模拟模型 燃料电池系统的典型架构-使用ETAS的LABCAR-MODEL-FC模型进行模拟的依据LABCAR-MODEL-FC(用于HiL测试的燃料电池系统模拟模型)ETAS的LABCAR-MODEL-FC模型能记录完整的燃料电池系统,包括堆栈、外围设备和柔性ECU。其包含一个可以对水流、温度影响和反应动力学详细模拟的一维PEM-FC堆栈。柔性ECU也能保证在工作站进行直接的闭环试运转。 LABCAR-MODEL-FC模型能确保用户逼真地模拟出燃料电池系统,从而对HiL系统中的ECU进行测试。其模块化的模型架构可以让特定的客户对氢气、氧气和冷却系统进行模拟。 模型扩展装置LABCAR-MODEL-FCCAL模型(用于基于HiL校准的燃料电池系统模拟模型)ETAS的LABCAR-MODEL-FCCAL模型(燃料电池校准)是一种二维的PEM-FC堆栈模型,用于详细地模拟电、水、和压力分布。鉴于此模型具有模块化的设计特点,并且还配有参数化的工具,因此其可以跟现有的LABCAR-MODEL-FC模型进行无缝整合。 两种变体均可整合到LABCAR-MODEL-VVTB模型整车模拟中(虚拟车辆测试台的模拟模型,用来进行HiL测试)。 实时模型运行平台仿真硬件 ES5300 RTPCETAS LABCAR 使用运行实时操作系统 Linux 的标准 PC 进行仿真模型运算。其灵活的结 构可适应 PC 市场的最新发展趋势,用户可将仿真 PC 更换为市场上出现的具有更高性 能的 PC。因此,LABCAR 使用户能在尽可能宽广的测试范围和深度内进行精确仿真, 从而确保了在专用硬件和软件方面投入的高效性。 标准 IPC 进行模型仿真工作 从上图可以看到,采用了四核 CPU 的实时工控机,在 ETAS 软件环境的管理下,可以实 现分核下载,即将不同模型下载到不同的核内并行运行,确保了在复杂任务管理模式 下系统的实时性。标准 PC 还可提供 PCI 和 PCI-Express 总线接口,将需要辅助板卡(例 如使用 CAN 总线进行 ECU 通讯的板卡)集成到整个系统中。 传感器信号仿真传感器信号仿真主要通过 ETAS 自有的 I/O 板卡实现。本方案中普通的信号级传感器信 号采用 ES5350 模拟信号输入输出板卡、ES5321 PWM 及数字信号输出板卡及工程部件 实现;FUEL CELL 相关的温度信号(电阻信号)采用 ES5385.1 模拟 发动机特有信号的模 拟和采集采用 ES5340.2-ICE 板卡实现。ES5300 实时仿真计算机及 ES5350、ES5340、ES5321 和 ES5385.1 电流传感器仿真本方案中推荐采用配置中 30 路 ES5350DAC 输出模拟信号,通过 DB6200 转换为 4- 20mA 电流信号的方式模拟电流传感器。执行器信号采集同上,采用安装在 ES5300 实时仿真机上的 ES5350 模拟输入板卡和 ES5321 PWM 板卡 检测控制器的执行器控制信号。对于特殊的负载,采用真实器件负载箱实现,如高压 接触器和充电电子锁等。 电流采集模块采用 CSM_5PA 板卡来实现。该电流测 模块用于测 动态负载电流。 静态电流测通道数 10最大容许电压 30 V电流测 范围 5,20,30,50 A (手动设置/) 精度 +/- 1% (主要标称电流 IPN )温度测 量 在 PCB 上测 ,进行温度补偿采样频率 高达 1kHz,通过 USB 更新故障注入功能FUEL CELL 信号级 I/O 电气故障注入,采用 ES5398 和 ES4440 故障注入设备实现。故障模拟模块 ES5398用于实时环境下 ECU 自动测试的故障模拟。它可与硬件在环测试系统结合使用。 ES5398.1 采用 PCI/Express 接口安装于 ES5300 系统中。ES5398.1 模块每块板卡提供 40个故障注入通道。 实验环境 EE 提供了测试执行的用户界面。它提供了实验和图形用户界面,集成的 参数和数据管理,代码下载,实验执行,实时信号产生和测量数据记录方法,以及信 号管理。实验环境是整个测试项目中手动测试的环境,所有的测试都在这里进行。有 LABCAR IP 生成的实时代码需要在这里下载到 RTPC 里面并且开始模拟。通过 Experi- ment Explorer 窗口中进行参数集群和文件管理也是 LABCAR 软件的特色。EE 软件用户界面和虚拟仪表EE 里面还有不同的图像组件,包括常用的各种虚拟仪表,可以用来做成不同的用 户界面。EE 里面可以观察和修改标定量,控制模型的运行,选择不同的运行模式,实 时记录运行数据,以及接入编写的信号发生器信号。同时用户可以方便地通过拖拽来 加入或编辑这些组件。 实验环境中 EE 的组件操作 故障仿真软件LABCAR-PINCONTROL V2.0 为故障仿真箱 ESES5398 的配套软件,具有方便用户使用的 接口,可实现 ES5398 的手动操作,是 ES5398 的重要组成部分,操作界面友好,其操 作界面请参见下图。软件可实现的功能如下:• 创建并管理故障模式,产生 ECU 信号的一系列故障。如氧传感器故障• 简化故障仿真信号的选取• 设置故障产生的时间• 通过点击鼠标来触发故障• 设置多台 ES5398 同时使用• 提供自动化测试的 API 接口等。• 通过 Excel 表格进行故障配置和定义 LABCAR_PINCONTROL 的配置界面 模型方案 燃料电池堆动力学模型ETAS LABCAR-MODEL-FCCAL 是一个 1-D+1-D 的燃料电池堆站模型,该模型包含 1-D 的 燃料电池单体膜模型和 1-D 的双电极及气体通道仿真模型。1-D 的燃料电池单体膜模型 能够对燃料电池膜的内阻,电极之间氧和氢反映生成水的情况进行仿真;1-D 的双电极 及气体通道仿真模型能够仿真双电极间气体在通道内非线性分布的特性,包括温度, 电流,沿电芯堆叠方向的气体压力变化,以及对冰点温度影响等。ETAS LABCAR-MODEL-FCCAL 模型可以考虑为将燃料电池堆沿着气路方向分为多个小模 块,如下图所示。Z 坐标所示方向为气体流动方向,X/Y 坐标表示垂直于膜和气流方向。每一个小模块代表所有燃料电池功能层,包括两个电极板,气路通道,气体扩散层 以及膜。燃料电池模型的采用上述基本架构,在子系统中包括有完整功能层,每个小模块均可对外提供数据接口,同时也能适用于用户的模型扩展要求。 坐标系描述通过燃料电池系统模型 LABCAR-MODEL-FCCAL 的无时间限制的、节点版操作许可证, 客户被授权在主机上执行 LABCAR-MODEL-FCCAL 的代码生成。LABCAR-MODEL-FCCAL 是通过 MATLAB/Simulink 执行的,用户可以打开并修改模型。 这些元件以 S-Functions 的形式提供,如:已编译的动态链接库,不包含源代码。 LABCAR-MODEL-FCCAL 作为 LABCAR 产品家族的一部分, 能够天然支持 LABCAR 网络 HIL 系统仿真应用。也就是说,只要 LABCAR-MODEL-VVTB 和其他 LABCAR 模型可以在 网络中的 RTPCs 上运行,那么它也支持 LABCAR VARIANT MAN-AGEMENT (LVM) 。 功能LABCAR-MODEL-FCCAL 是一个先进燃料电池堆栈模型。该模型包含了一个一维膜模型,能够仿真薄膜电阻、含水量以及电极之间产生的水交换等特性。 除此之外,它使用了空间分布的 双极板与气体通道双 1-D 维度模型,考虑上述两个维 度上的电堆温度、电流和压力变化的非线性特性。此外还特别考虑了汽车会遇到在冰 点温度下工作的情况。LABCAR-MODEL-FCCAL 仿真模型包含:• 单电池模型,并考虑到电流、温度、反应物化学计量数以及膜湿度对电池电压损耗的 影响计算。• 基于一维膜模型的含水量和水交换量的详细计算。• 一维多组分气体通道模型允许为每个电极指定单独的气体成分。• 不同的流场设计仿真。支持内部电池加湿的顺/逆流量设置。• 基于膜温度模型、电池含水量的非线性动态特性和受温度影响的流体性质的实际冷启 动行为。• 考虑气体通道内液态水的积聚和运动的两相水模型。• 具有两种膜类型的默认堆栈参数设置。 传输范围绑定到单一 MAC 地址的节点版许可文件 燃料电池系统动力学模型 LABCAR-MODEL-FC 模型具备完整的燃料电池系统模型结构,该堆站模型的主要目的是 详细计算气路通道的压力分布,电池膜上的水生成量和电堆中水的相变情况。模型根据功能层特性被划分为冷却回路,燃料电池正负极回路模型等。 模型架构描述通过燃料电池系统模型 LABCAR-MODEL-FC 的无时间限制的、节点版操作许可证,客户 被授权在主机上执行 LABCAR-MODEL-FC 的代码生成。LABCAR-MODEL-FC 是通过 MATLAB/Simulink 执行的,用户可以打开并修改模型。这些元件以 S-Functions 的形式提供,如:已编译的动态链接库,不包含源代码。LABCAR-MODEL-FC 可以被集成到虚拟汽车测试平台 LABCAR-MODEL-VVTB 中,以仿真 一辆燃料电池整车。LABCAR-MODEL-FC 作为 LABCAR 产品家族的一部分, 能够天然支持 LABCAR 网络 HIL 系 统仿真应用。也就是说,只要 LABCAR-MODEL-VVTB 和其他 LABCAR 模型可以在网络中 的 RTPCs 上运行,那么它也支持 LABCAR VARIANT MAN-AGEMENT (LVM) 。功能LABCAR-MODEL-FC 仿真模型是一个用于燃料电池控制单元(FCCU)闭环控制测试应用 的燃料电池系统模型,它被用于在汽车环境中对 FCCU 进行测试和验证。 它包含的子系统分别代表一个 1-D PEM 的燃料电池堆、供氢回路、供氧回路和冷却回 路。LABCAR-MODEL-FC 所提供的系统架构根据它的组成回路划分。下图是模型组件的 概述。氧供应系统 氧供应系统包含以下组成部分:• 压缩机• 中冷器• 增湿器• 旁路• 节流通风孔• 排气和进气歧管 氧供应系统 氢供应系统 氢供应系统包含以下组成部分:• 带截止阀的氢罐• 减压器• 氢气喷嘴及中阀• 液态水分离器• 氢循环泵• 排气/排空阀• 排气和进气歧管 冷却回路系统 冷却回路包含以下组成部分:• 电磁阀• 加热器• 散热器• 冷却泵• 排气和进气歧管 冷却液供应系统 绑定到单一 MAC 地址的节点版许可文件 软件兼容性LABCAR-MODEL-FC 支持以下软件版本:• LABCAR-OPERATOR5.4.7,MATLAB/Simulink 2014b 64Bit 如果需要更多信息,请查看 LABCAR-MODEL-FC 的版本注释中的软件兼容性表。 请注意• 安装媒介不包含该许可证,它作为一个单独的项目提供。• 强烈建议用户每年单独采购软件升级维护服务。• 该许可证只允许代码生成。若需要实时运行模型,需要一个实时运行许可证。该许可 证需要单独采购。• 该许可证只允许本机使用,禁止远程访问。• 若要将模型加载到一个 LABCAR-OPERATOR 项目中,需要 MATLAB 和 Simulink 代码。 两者必须单独购买。附加项目• 一年的软件服务协议 (LCM_FC_SRV-ME52) 。• 一个运行时间许可证 (LCM_FC_RT_LIC-MP) 。• 安装媒介 (LCM_FC_PROD) 。• 用于实时仿真的先进二维堆栈模型 (LCM_FCCAL_LIC-MP) 。 ECU 线束设计和制作 在 HIL 系统中需要针对要连接的 ECU 准备连接线束,将 ECU 连接到 LABCAR 的连接器 BOB 面板。线束的设计和制作都是较为复杂的工作,至少为首次使用 ETAS LABCAR 系&nb软件开发的每个步骤 (直到售后诊断), 他们分布到不同的应用领域,
  • 德国ETAS燃料电池FCU-HIL测试系统2020
    德国ETAS: FCU-HIL (LABCAR)系统优势LABCAR-MODEL-FC有助于对所有项目进行测试,包括基础软件精密控制、运行、和燃料电池ECU的诊断功能。LABCAR-MODEL-FCCAL扩展模型提供了2D堆栈模型,可以实时精准地模拟出电池电压、电解膜状态或水再循环过程,从而满足当前和未来的要求。该模型可以同LABCAR-MODEL-VVTB进行整合(用于HiL测试的虚拟车辆测试台模拟模型)ETAS独家提供硬件、软件和模型,以及客制化技术服务和专家咨询。 用于HiL测试的燃料电池系统模拟模型(LABCAR-MODEL-FC)包括对PEM-FC堆栈的一维模拟,以及对反应物和冷却剂供应系统进行详细和模块化记录。还能提供操作燃料电池ECU所需的所有相应接口。 用于基于HiL校准的燃料电池系统模拟模型(LABCAR-MODEL-FCCAL)为LABCAR-MODEL-FC模型增加了2D空间分辨堆栈模拟,并且能详细洞察电池性能。除了有助于对ECU在闭环控制回路中运行时的基础校准外,其还能让用户对最佳堆栈运行的功能进行测试,以及在早期开发阶段将电池降解降至最低。 因LABCAR-MODEL-FC和LABCAR-MODEL-FCCAL基于PC的模拟目标LABCAR-RTPC以及开放性,可对其进行定制并满足不同的要求。Simulink® 的开放性安装启用特点让开发者可以选择对ETAS或其它供应商提供的元件模型进行整合。 除了模拟模型外,ETAS还对所有开发需求提供技术支持服务和咨询。用于HiL测试的燃料电池系统模拟模型 燃料电池系统的典型架构-使用ETAS的LABCAR-MODEL-FC模型进行模拟的依据LABCAR-MODEL-FC(用于HiL测试的燃料电池系统模拟模型)ETAS的LABCAR-MODEL-FC模型能记录完整的燃料电池系统,包括堆栈、外围设备和柔性ECU。其包含一个可以对水流、温度影响和反应动力学详细模拟的一维PEM-FC堆栈。柔性ECU也能保证在工作站进行直接的闭环试运转。 LABCAR-MODEL-FC模型能确保用户逼真地模拟出燃料电池系统,从而对HiL系统中的ECU进行测试。其模块化的模型架构可以让特定的客户对氢气、氧气和冷却系统进行模拟。 ETAS GmbH 成立于 1994 年,是罗伯特博世联合企业的一部分,是车用电子控制系统以 及相关嵌入式控制系统软件开发工具和测试设备的领先供应商。ETAS 致力于为车用嵌 入式系统的整个生命周期提供支持性的创新产品。ETAS 可向全球的汽车 OEM 以及电控 单元的一级供应商提供产品与服务。本公司在全球拥有约 700 名员工,年营业额达到约 1.4 亿欧元。以下是有关本公司的概要介绍。ETAS 全球化网络是在全球范围内构建起的一个由办事机构和研发中心组成的网络,通 过该网络进行产品的开发、配置并提供技术支持。本公司相信,对于建立长期、成功 的客户关系来说,在地理位置上与客户接近将具有至关重要的意义。ETAS 集团总部位 于德国斯图加特,在美国、日本、韩国、中国、印度、法国、英国、意大利、巴西及 俄罗斯联邦均设有地区分公司或办事机构。每一处办事机构都提供客户账户管理、客 户技术支持、区域内项目管理以及工程技术服务资源等。ETAS的LABCAR-MODEL-FC模拟燃料系统性能。模拟整个系统-从PEM-FC(高分子电解膜燃料电池)堆栈到反应物和冷却剂的供应-以确保对燃料电池系统ECU的可靠性测试和校准。LABCAR-MODEL-FC可以模拟堆栈、氢气供应、氧气供应和冷却剂供应的详细过程。此技术基于对物理过程的精确模拟,而这些模拟都是基于对电解反应的复杂计算以及基于对堆栈和外围设备之间相互作用的复杂计算得出。鉴于现代燃料电池堆栈的复杂性,要对堆栈进行一维(1D)空间分布模拟。为了满足当前和未来的要求,可以实现对二维(2D)堆栈模拟进行特殊扩展,其燃料电池系统的模拟模型可用于完成基于HiL的校准(LABCAR-MODEL-FCCAL)。基于PC的模拟目标LABCAR-RTPC能为实时模拟提供所需的电源。 LABCAR-MODEL-FC模拟模型可以让用户在硬件在环测试台上对燃料电池的ECU进行早期的测试和优化。与纯电动汽车相比,氢燃料电池汽车具有加注时间短,续航里程长等优势,是未来汽车工业可持续化发展的重要方向。目前,氢燃料电池汽车产业正在兴起。氢能是一种清洁能源,氢燃料电池只会产生水和热,并不会产生二氧化碳,对环境无任何污染。 燃料电池电动汽车技术是目前世界环保汽车技术的热点,我国应更加积极开展燃料电池电动汽车技术研究,较快缩小与西方汽车工业发达国家的汽车环保技术的差距,从能源和环保角度来讲,进行燃料电池电動汽车技术开发对能源多样化,发展燃料电池汽车,将促进一系列技术和产业的发展,形成国民经济发展的新增长点。 燃料电池是一种很有前途的清洁能源,在未来很可能代替传统能源成为主要能源。所以,很多国家和跨国集团都极其重视燃料电池技术的开发和研究。美国将燃料电池技术列为国家安全技术 欧盟在2008年制定了2020年氢能与燃料电池发展计划,投资近10亿欧元用于燃料电池与氢能研究、技术开发及验证等方面 加拿大计划将燃料电池发展成国家的之助产业 日本认为燃料电池技术是21世纪能源环境领域的核心 《时代》周刊将燃料电池电动汽车列为21世纪10大高技术之首 我国中长期科学和技术发展规划纲要明确提出,大力发展氢燃料的制取、存储及专用燃料电池技术的开发与研究,提高产业化技术。 近20年来,我国科技人员经过不懈努力,尽管燃料电池及材料的开发和应用得到了极大的进展,但由于研究投入和产业化资金数量很少,燃料技术的总体水平与发达国家相比还有较大差距,燃料电池技术的阻力主要在于基础设施匮乏,技术人才不足,成本高、耐久性差,研究力量分散,产业化体系尚未形成,尤其是缺少企业的参与,很难将研究成果进行示范应用。所以,我国应寻找最佳切入点,根据当前和中长期经济和社会发展需要,集中研究力量,大力推动燃料电池发电技术的发展,加大研发和产业化投入,为我过的国家能源安全和国民经济可持续发展服务。用于HiL测试的燃料电池系统模拟模型 燃料电池系统的典型架构-使用ETAS的LABCAR-MODEL-FC模型进行模拟的依据LABCAR-MODEL-FC(用于HiL测试的燃料电池系统模拟模型)ETAS的LABCAR-MODEL-FC模型能记录完整的燃料电池系统,包括堆栈、外围设备和柔性ECU。其包含一个可以对水流、温度影响和反应动力学详细模拟的一维PEM-FC堆栈。柔性ECU也能保证在工作站进行直接的闭环试运转。 LABCAR-MODEL-FC模型能确保用户逼真地模拟出燃料电池系统,从而对HiL系统中的ECU进行测试。其模块化的模型架构可以让特定的客户对氢气、氧气和冷却系统进行模拟。 模型扩展装置LABCAR-MODEL-FCCAL模型(用于基于HiL校准的燃料电池系统模拟模型)ETAS的LABCAR-MODEL-FCCAL模型(燃料电池校准)是一种二维的PEM-FC堆栈模型,用于详细地模拟电、水、和压力分布。鉴于此模型具有模块化的设计特点,并且还配有参数化的工具,因此其可以跟现有的LABCAR-MODEL-FC模型进行无缝整合。 两种变体均可整合到LABCAR-MODEL-VVTB模型整车模拟中(虚拟车辆测试台的模拟模型,用来进行HiL测试)。 LABCAR-MODEL-FC在汽车应用中,通常优先使用PEM-FC燃料电池,因为其具备启动快、能量密度高和动力学稳定的优良特点。为了给客户在此大有前途的创新领域提供支持,ETAS提供了燃料电池系统的LABCAR-MODEL-FC模拟模型,用来进行HiL测试。测试用于燃料电池系统的ECU LABCAR-MODEL组合包括集成电路发动机、用于汽车推进的锂离子电池、电动机、燃料电池、车辆动力学、车辆、驾驶员和环境的仿真模型。在汽车应用中,通常优先使用PEM-FC燃料电池,因为其具备启动快、能量密度高和动力学稳定的优良特点。为了给客户在此大有前途的创新领域提供支持,ETAS提供了燃料电池系统的LABCAR-MODEL-FC模拟模型,用来进行HiL测试。 将高成本的测试和安全相关的应用转移到硬件在环测试台上,从而在开发过程中让顾客直接受益。应用实例包括模拟PEM-FC燃料电池堆栈的冷启动调节或模拟氢气供应的临界处理。 ETAS模拟模型的优势ETAS燃料电池模型包括用于模拟堆栈和外围设备的Simulink® 元件库和各种电解槽模型。模型的实时性有利于测试燃料电池ECU时与ETASHiL系统的整合,还可以同时进行安全相关的故障模拟和ECU软件的初始预标定。由于这些模型考虑到了所有相关的物理现象,可以用来测试所有项目,包括基础软件、高级控制、操作和诊断性功能。ETAS的模拟模型组合提供HiL模拟,包括独家提供的硬件 、软件和模拟模型。 应用用户可针对具体的汽车要求,进行大量的典型性闭环ECU测试: l 测试用于氢气供应的典型ECU功能:l 惰性气体测定、清洗方法、气体引射器控制l 测试用于氧气供应的典型ECU功能:l 空气压缩机控制、水再循环l 测试用于冷却系统的典型ECU功能:l 冷却方法、泵控制、散热器激活l 测试用于诊断和管理的典型ECU功能:l 渗漏检测、冷启动、压力协调、紧急关闭l 针对优化运行的设计和校准:l 水管理、电厂辅助设备 模型扩展装置LABCAR-MODEL-FCCAL模型(用于基于HiL校准的燃料电池系统模拟模型)ETAS的LABCAR-MODEL-FCCAL模型(燃料电池校准)是一种二维的PEM-FC堆栈模型,用于详细地模拟电、水、和压力分布。鉴于此模型具有模块化的设计特点,并且还配有参数化的工具,因此其可以跟现有的LABCAR-MODEL-FC模型进行无缝整合。 两种变体均可整合到LABCAR-MODEL-VVTB模型整车模拟中(虚拟车辆测试台的模拟模型,用来进行HiL测试)。 实时模型运行平台仿真硬件 ES5300 RTPCETAS LABCAR 使用运行实时操作系统 Linux 的标准 PC 进行仿真模型运算。其灵活的结 构可适应 PC 市场的最新发展趋势,用户可将仿真 PC 更换为市场上出现的具有更高性 能的 PC。因此,LABCAR 使用户能在尽可能宽广的测试范围和深度内进行精确仿真, 从而确保了在专用硬件和软件方面投入的高效性。 标准 IPC 进行模型仿真工作 从上图可以看到,采用了四核 CPU 的实时工控机,在 ETAS 软件环境的管理下,可以实 现分核下载,即将不同模型下载到不同的核内并行运行,确保了在复杂任务管理模式 下系统的实时性。标准 PC 还可提供 PCI 和 PCI-Express 总线接口,将需要辅助板卡(例 如使用 CAN 总线进行 ECU 通讯的板卡)集成到整个系统中。 传感器信号仿真传感器信号仿真主要通过 ETAS 自有的 I/O 板卡实现。本方案中普通的信号级传感器信 号采用 ES5350 模拟信号输入输出板卡、ES5321 PWM 及数字信号输出板卡及工程部件 实现;FUEL CELL 相关的温度信号(电阻信号)采用 ES5385.1 模拟 发动机特有信号的模 拟和采集采用 ES5340.2-ICE 板卡实现。ES5300 实时仿真计算机及 ES5350、ES5340、ES5321 和 ES5385.1 电流传感器仿真本方案中推荐采用配置中 30 路 ES5350DAC 输出模拟信号,通过 DB6200 转换为 4- 20mA 电流信号的方式模拟电流传感器。执行器信号采集同上,采用安装在 ES5300 实时仿真机上的 ES5350 模拟输入板卡和 ES5321 PWM 板卡 检测控制器的执行器控制信号。对于特殊的负载,采用真实器件负载箱实现,如高压 接触器和充电电子锁等。 电流采集模块采用 CSM_5PA 板卡来实现。该电流测 模块用于测 动态负载电流。 静态电流测通道数 10最大容许电压 30 V电流测 范围 5,20,30,50 A (手动设置/) 精度 +/- 1% (主要标称电流 IPN )温度测 量 在 PCB 上测 ,进行温度补偿采样频率 高达 1kHz,通过 USB 更新故障注入功能FUEL CELL 信号级 I/O 电气故障注入,采用 ES5398 和 ES4440 故障注入设备实现。故障模拟模块 ES5398用于实时环境下 ECU 自动测试的故障模拟。它可与硬件在环测试系统结合使用。 ES5398.1 采用 PCI/Express 接口安装于 ES5300 系统中。ES5398.1 模块每块板卡提供 40个故障注入通道。 实验环境 EE 提供了测试执行的用户界面。它提供了实验和图形用户界面,集成的 参数和数据管理,代码下载,实验执行,实时信号产生和测量数据记录方法,以及信 号管理。实验环境是整个测试项目中手动测试的环境,所有的测试都在这里进行。有 LABCAR IP 生成的实时代码需要在这里下载到 RTPC 里面并且开始模拟。通过 Experi- ment Explorer 窗口中进行参数集群和文件管理也是 LABCAR 软件的特色。 EE 软件用户界面和虚拟仪表EE 里面还有不同的图像组件,包括常用的各种虚拟仪表,可以用来做成不同的用 户界面。EE 里面可以观察和修改标定量,控制模型的运行,选择不同的运行模式,实 时记录运行数据,以及接入编写的信号发生器信号。同时用户可以方便地通过拖拽来 加入或编辑这些组件。 实验环境中 EE 的组件操作 故障仿真软件LABCAR-PINCONTROL V2.0 为故障仿真箱 ESES5398 的配套软件,具有方便用户使用的 接口,可实现 ES5398 的手动操作,是 ES5398 的重要组成部分,操作界面友好,其操 作界面请参见下图。软件可实现的功能如下:• 创建并管理故障模式,产生 ECU 信号的一系列故障。如氧传感器故障• 简化故障仿真信号的选取• 设置故障产生的时间• 通过点击鼠标来触发故障• 设置多台 ES5398 同时使用• 提供自动化测试的 API 接口等。• 通过 Excel 表格进行故障配置和定义 LABCAR_PINCONTROL 的配置界面 模型方案 燃料电池堆动力学模型ETAS LABCAR-MODEL-FCCAL 是一个 1-D+1-D 的燃料电池堆站模型,该模型包含 1-D 的 燃料电池单体膜模型和 1-D 的双电极及气体通道仿真模型。1-D 的燃料电池单体膜模型 能够对燃料电池膜的内阻,电极之间氧和氢反映生成水的情况进行仿真;1-D 的双电极 及气体通道仿真模型能够仿真双电极间气体在通道内非线性分布的特性,包括温度, 电流,沿电芯堆叠方向的气体压力变化,以及对冰点温度影响等。ETAS LABCAR-MODEL-FCCAL 模型可以考虑为将燃料电池堆沿着气路方向分为多个小模 块,如下图所示。Z 坐标所示方向为气体流动方向,X/Y 坐标表示垂直于膜和气流方向。每一个小模块代表所有燃料电池功能层,包括两个电极板,气路通道,气体扩散层 以及膜。燃料电池模型的采用上述基本架构,在子系统中包括有完整功能层,每个小模块均可对外提供数据接口,同时也能适用于用户的模型扩展要求。 坐标系描述通过燃料电池系统模型 LABCAR-MODEL-FCCAL 的无时间限制的、节点版操作许可证, 客户被授权在主机上执行 LABCAR-MODEL-FCCAL 的代码生成。LABCAR-MODEL-FCCAL 是通过 MATLAB/Simulink 执行的,用户可以打开并修改模型。 这些元件以 S-Functions 的形式提供,如:已编译的动态链接库,不包含源代码。 LABCAR-MODEL-FCCAL 作为 LABCAR 产品家族的一部分, 能够天然支持 LABCAR 网络 HIL 系统仿真应用。也就是说,只要 LABCAR-MODEL-VVTB 和其他 LABCAR 模型可以在 网络中的 RTPCs 上运行,那么它也支持 LABCAR VARIANT MAN-AGEMENT (LVM) 。 功能LABCAR-MODEL-FCCAL 是一个先进燃料电池堆栈模型。该模型包含了一个一维膜模型,能够仿真薄膜电阻、含水量以及电极之间产生的水交换等特性。 除此之外,它使用了空间分布的 双极板与气体通道双 1-D 维度模型,考虑上述两个维 度上的电堆温度、电流和压力变化的非线性特性。此外还特别考虑了汽车会遇到在冰 点温度下工作的情况。LABCAR-MODEL-FCCAL 仿真模型包含:• 单电池模型,并考虑到电流、温度、反应物化学计量数以及膜湿度对电池电压损耗的 影响计算。• 基于一维膜模型的含水量和水交换量的详细计算。• 一维多组分气体通道模型允许为每个电极指定单独的气体成分。• 不同的流场设计仿真。支持内部电池加湿的顺/逆流量设置。• 基于膜温度模型、电池含水量的非线性动态特性和受温度影响的流体性质的实际冷启 动行为。• 考虑气体通道内液态水的积聚和运动的两相水模型。• 具有两种膜类型的默认堆栈参数设置。 传输范围绑定到单一 MAC 地址的节点版许可文件 燃料电池系统动力学模型 LABCAR-MODEL-FC 模型具备完整的燃料电池系统模型结构,该堆站模型的主要目的是 详细计算气路通道的压力分布,电池膜上的水生成量和电堆中水的相变情况。模型根据功能层特性被划分为冷却回路,燃料电池正负极回路模型等。 模型架构描述通过燃料电池系统模型 LABCAR-MODEL-FC 的无时间限制的、节点版操作许可证,客户 被授权在主机上执行 LABCAR-MODEL-FC 的代码生成。LABCAR-MODEL-FC 是通过 MATLAB/Simulink 执行的,用户可以打开并修改模型。这些元件以 S-Functions 的形式提供,如:已编译的动态链接库,不包含源代码。LABCAR-MODEL-FC 可以被集成到虚拟汽车测试平台 LABCAR-MODEL-VVTB 中,以仿真 一辆燃料电池整车。LABCAR-MODEL-FC 作为 LABCAR 产品家族的一部分, 能够天然支持 LABCAR 网络 HIL 系 统仿真应用。也就是说,只要 LABCAR-MODEL-VVTB 和其他 LABCAR 模型可以在网络中 的 RTPCs 上运行,那么它也支持 LABCAR VARIANT MAN-AGEMENT (LVM) 。功能LABCAR-MODEL-FC 仿真模型是一个用于燃料电池控制单元(FCCU)闭环控制测试应用 的燃料电池系统模型,它被用于在汽车环境中对 FCCU 进行测试和验证。 它包含的子系统分别代表一个 1-D PEM 的燃料电池堆、供氢回路、供氧回路和冷却回 路。LABCAR-MODEL-FC 所提供的系统架构根据它的组成回路划分。下图是模型组件的 概述。氧供应系统 氧供应系统包含以下组成部分:• 压缩机• 中冷器• 增湿器• 旁路• 节流通风孔• 排气和进气歧管 氧供应系统 氢供应系统 氢供应系统包含以下组成部分:• 带截止阀的氢罐• 减压器• 氢气喷嘴及中阀• 液态水分离器• 氢循环泵• 排气/排空阀• 排气和进气歧管 冷却回路系统 冷却回路包含以下组成部分:• 电磁阀• 加热器• 散热器• 冷却泵• 排气和进气歧管 冷却液供应系统 绑定到单一 MAC 地址的节点版许可文件 软件兼容性LABCAR-MODEL-FC 支持以下软件版本:• LABCAR-OPERATOR5.4.7,MATLAB/Simulink 2014b 64Bit 如果需要更多信息,请查看 LABCAR-MODEL-FC 的版本注释中的软件兼容性表。 请注意• 安装媒介不包含该许可证,它作为一个单独的项目提供。• 强烈建议用户每年单独采购软件升级维护服务。• 该许可证只允许代码生成。若需要实时运行模型,需要一个实时运行许可证。该许可 证需要单独采购。• 该许可证只允许本机使用,禁止远程访问。• 若要将模型加载到一个 LABCAR-OPERATOR 项目中,需要 MATLAB 和 Simulink 代码。 两者必须单独购买。附加项目• 一年的软件服务协议 (LCM_FC_SRV-ME52) 。• 一个运行时间许可证 (LCM_FC_RT_LIC-MP) 。• 安装媒介 (LCM_FC_PROD) 。• 用于实时仿真的先进二维堆栈模型 (LCM_FCCAL_LIC-MP) 。 ECU 线束设计和制作 在 HIL 系统中需要针对要连接的 ECU 准备连接线束,将 ECU 连接到 LABCAR 的连接器 BOB 面板。线束的设计和制作都是较为复杂的工作,至少为首次使用 ETAS LABCAR 系 统的客户,我们提供工程服务以保证系统调试可以正确进行。 线束的设计需要考虑各个信号类型与 LABCAR 的匹配,要根据信号的功率大小选择合适 的线径,不同信号的抗干扰等等因素也要被考虑在内。在线束设计完成后还需要进行 复查以
  • 【热点应用】质子交换膜燃料电池生产中催化剂浆料的颗粒特性表征
    燃料电池(Fuel Cell)市场前景 为缓解世界性能源危机的加剧,减少传统能源对环境造成的污染;有序推进碳中和的各项任务目标,不断深化能源结构优化,提高能源开发整体效益成为摆在我国科研工作人员及新能源产业开发从业者面前的重要课题。 燃料电池(Fuel Cell)是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置,又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。 燃料电池用燃料和氧气作为原料;同时没有机械传动部件,故没有噪声污染,排放出的有害气体极少。由此可见,从节约能源和保护生态环境的角度来看,燃料电池是最有发展前途的发电技术[1]。 作为一种新的高能量密度、高能量转化率、环保型的电源装置受到全世界的广泛关注,并具有广阔的应用前景。 一、质子交换膜燃料电池目前,燃料电池主要被分为六类[2]。碱性燃料电池(AFC,Alkaline Fuel Cell)、磷酸盐燃料电池(PAFC,Phosphorous Acid Fuel)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC,Molten Carbonate Fuel Cell)、固体氧化物燃料电池(SOFC,Solid Oxide Fuel Cell)、质子交换膜燃料电池(PEMFC,Proton Exchange Membrane Fuel Cell)和直接甲醇燃料电池(DMFC,Direct Methanol Fuel Cell)。采用聚合物质子交换膜作电解质的PEMFC,与其它几种类型燃料电池相比,具有工作温度低、启动速度快、模块式安装和操作方便等优点,被认为是电动车、潜艇、各种可移动电源、供电电网和固定电源等的最佳替代电源[3]。如图1所示,膜电极(membrance-electrode assembly, MEA)是由质子交换膜、催化层与扩散层 3 个部分组成,是质子交换膜燃料电池 (PEMFC)电化学反应的主要场所,也是决定质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 的成本、性能和耐久性的核心关键部件。 二、质子交换膜燃料电池的催化剂浆料分析 催化剂浆料涂布是膜电极生产的关键步骤之一,要求催化层涂敷均匀,同时尽量减少铂含量以降低成本,因此必须对浆料进行严格的质量控制。 催化剂浆料的颗粒粒度和分散性能会影响浆料粘度、聚合物电解质的分布和形态、催化剂的利用率、催化剂和聚合物电解质的相互作用以及催化层的均匀性和连续性等重要参数,最终影响膜电极的电化学性能[4]。 如图 2 所示,常见的活性催化剂为铂基纳米颗粒,最佳粒度范围为 2~5nm,但这些纳米颗粒不是独立存在的,而是分散在碳载体颗粒上。单个碳载体颗粒的粒度范围为 20~40nm,在浆料中碳载体通常以团聚体的形式存在,粒度在亚微米至微米范围。聚合物电解质分散成不同形态(棒状或线团)、粒度在 70 nm~2.5 µm 之间的团聚体,与碳载催化剂混合形成催化剂浆料。催化剂和聚合物电解质分散在特定的溶剂中,需要控制团聚物的粒度,优化催化剂和电解质导体团聚物的相互作用。 对于聚合物电解质团聚体,粒度在200~400 nm范围有利于提高氢气/空气的反应性能。碳载体催化剂会出现未充分分散或过度分散的情况[5]。 在未充分分散时,碳载体是高度团聚的;离子交联聚合物只覆盖在团聚物外部,内部的铂催化剂无法与电解质充分接触,因此利用率不高。 过度分散时,团聚物破裂,铂催化剂颗粒与碳载体分离,影响其在氧化还原反应中的活性。 理想的分散状态是形成由碳载体催化剂组成的小团聚体,电解质聚合物在这些团聚体上均匀分布,能够提高催化剂的利用率[6]。 粒度是催化剂浆料的关键性指标,但浆料由不同尺度的颗粒混合物组成,要准确测量浆料的粒度有一定的难度,目前还没有一种技术可以全面表征所有颗粒的粒度。 X 射线衍射 (XRD)、激光衍射 (LD) 和动态光散射 (DLS) 是三种常用的材料表征技术,用于表征不同尺度的颗粒,结合三种技术能够全面表征催化剂浆料中的颗粒特性。 三、马尔文帕纳科解决方案 —— X 射线衍射技术X 射线衍射 (XRD) 通常用于确定小于 100 nm 的纳米晶粒尺寸。快速测量单个衍射峰(1~3 分钟),足以利用峰宽的 Scherrer 分析来计算晶粒尺寸。另外,如果测量多个衍射峰(20 分钟以上),则可采用全谱拟合技术,更精确地计算晶粒尺寸和点阵参数。图 3 显示了使用 Aeris 台式 X 射线衍射仪收集的 X 射线衍射数据,样品是分散在三种不同碳载体颗粒上的催化 Pt 粉末。 如表 1 所示,分散在 Ketjenblack EC-300J 碳黑上的 Pt 的平均晶粒尺寸比分散在 Vulcan XC72 碳或 Vulcan XC72R 碳上的 Pt 略小。晶粒尺寸的变化会改变催化活性和耐用性。全谱拟合分析还表明,EC-300J 上分散的 Pt 比 Vulcan XC72 或 Vulcan XC72R 上的 Pt 的点阵参数更大。该点阵参数也大于已公布的 Pt 的参考值3.9231 Å。[6]较大的点阵参7数可能表明表面引起了点阵应变或合金杂质可能改变催化活性。 XRD 可以分析分散体、固体碎片以及粉末。例如,碳载体 Pt 催化剂纳米颗粒可以在粉末分散到浆料中后和浆料印刷并固化在膜片或气体扩散层上后进行测量。图 4 显示了 40% Pt 在 Vulcan XC72 碳上的 XRD 数据,这些碳可作为粉末、浆料和催化剂涂覆膜 (CCM) 上的固化电极层。在所有情况下,Pt 衍射峰均可通过其他成分中解析出纳米粒尺寸计算,如表 2 所总结。 如图4所示,浆料和催化剂涂覆膜(CCM)样品与粉末样品相比,铂衍射峰变窄,说明这两中样品的铂晶粒尺寸变大。铂催化剂的这种粗化现象可能表明,在溶剂中的碳载体催化剂粉分散过程中,浆料变得过热。因此,在超声处理过程中,通常使用 5℃ 的水浴对浆料进行冷却。[8]在加工过程中,晶粒尺寸的变化(如颗粒粗化),会影响催化剂活性。 四、马尔文帕纳科解决方案—— 激光衍射技术激光衍射技术 (LD)是测量颗粒粒度分布的常用分析方法,粒度范围从十几纳米到几个毫米。动态范围宽,非常适合分析催化剂浆料的粒度分布。激光衍射法操作简便,测试速度快,通常不到1分钟,也非常适合生产过程控制。此外,激光衍射技术还可以研究工艺条件变化对浆料粒度分布的影响。 图 5 是使用 Mastersizer 3000 激光粒度仪对稀释后的催化剂浆料重复5次的粒度测试结果。该浆料中颗粒的粒度呈双峰分布,峰值在1 µm左右的颗粒占最大体积分数,20nm左右的颗粒体积分数占比较小。如表 3 所示,该浆料的粒度分布结果相对标准偏差(RSD)10 µm) 存在,这说明还需要增加剪切或者使用更高能量的分散方法进一步分散,才能达到合格的催化剂浆料要求。 五、马尔文帕纳科解决方案 —— 动态光散射技术 与激光衍射法相比,动态光散射 (DLS) 更适合于测量纳米级颗粒的平均粒度,范围从1 nm 至 1 µm。 将催化剂浆料以 1:10 比例分散在异丙醇(IPA)中,用Zetasizer Ultra纳米粒度仪测量催化浆料的平均粒度。稀释后的浆料仍然是高度不透明的,采用非侵入背散射 (NIBS)技术进行测量,重复测量5次。如图 7 所示,尽管浆料不透明,5次测量的相关曲线的一致性很好。图 8 是催化剂浆料的粒度分布图。如表 4所示,体积平均粒度为 1.04 µm,多分散指数也比较大(0.1)说明浆料的粒度分布宽,与激光衍射法的结果吻合。动态光散射技术(DLS)主要是检测颗粒的布朗运动产生的散射光光强波动,颗粒的散射光强与粒径的 6 次方成正比,大颗粒的信号很容易掩盖小颗粒的信号,因此动态光散射法(DLS)没有观察到激光衍射法测得的小颗粒。 动态光散射技术还可用于测量催化剂浆料的 Zeta 电位,研究电解质聚合物与碳载催化剂之间的相互作用,确定电解质聚合物在催化剂上的均匀分布。Zeta电位与浆料的离子浓度有关,可以通过对碳载体颗粒功能化改性或者改变电解质聚合物浓度来调节。通常来讲,特别是在介电常数较高的分散介质(如甲醇)中,Zeta 电位越高,浆料的稳定性越好。Zeta 电位分析还可以用于优化配方,改进浆料的稳定性。事实上,已经有研究报道可以通过模型根据初级颗粒的粒度和体系的Zeta 电位来预测催化剂浆料稳定[9]。 六、结论 通过X射线衍射技术发现,浆料和阴极催化剂涂覆膜中的晶粒尺寸比催化剂粉末大。这种颗粒粗化现象通常是由于浆料在分散过程中过热引起的。激光衍射法检测到在20 nm附近有大量初级颗粒,说明催化剂浆料出现了过度分散的现象。 联合使用激光衍射、X射线衍射和动态光散射技术,可以从不同尺度表征催化剂浆料,优化和监测催化浆料配方和稳定性。使用 Mastersizer 3000 激光粒度仪测量催化剂浆料的粒度分布,可评估临界颗粒分散的有效性。使用 Zetasizer 纳米粒度及Zeta电位仪进行 Zeta 电位测量,可研究聚合物电解质和碳载催化剂的相互作用,预测浆料稳定性。使用 Aeris 台式 X 射线衍射仪,可以测量纳米催化剂的晶粒尺寸,验证防止纳米颗粒粗化的方法的有效性。 参考文献[1] 陈光. 新材料概论:科学出版社,2003年[2] Kamaruzzaman.Sopian ,Wan Ramli Wan Daud.Challenges and Future Developments in Proton Exchange Membrane Fuel Cells [J].Renewable.Energy.2006,31(5):719~727[3] 胡嫦娥,刘琼,周敏. 质子交换膜燃料电池的研究现状. 新能源网. 2016.[4] D. Papageorgopoulos, US Dept. of Energy Hydrogen and Fuel Cells Program Report, FY 2018 Annual Progress Report[5] Orfanidi et al,J. Electrochem. Soc.165 (2018) F1254[6] Wang et al, ACS Appl. Energy Mater. (2019) DOI: 10.1021/acsaem.9b01037[7] Swanson Natl. Bur. Stand. (U.S.) Circ. (1953) 539 1 31[8] Sharma et al, Materials chemistry and Physics 226 (2019) 66-72[9] Shukla et al, J. Electrochem. Soc.164 (2017) F600-F609 关于马尔文帕纳科马尔文帕纳科的使命是通过对材料进行化学、物性和结构分析,打造出更胜一筹的客户导向型创新解决方案和服务,从而提高效率和产生可观的经济效益。通过利用包括人工智能和预测分析在内的最近技术发展,我们能够逐步实现这一目标。这将让各个行业和组织的科学家和工程师可解决一系列难题,如最大程度地提高生产率、开发更高质量的产品,并缩短产品上市时间。
  • 我国已发布40项燃料电池国家标准
    p style=" text-align: center " strong 我国已发布40项燃料电池国家标准 /strong /p p style=" text-align: center " strong 有力推动了燃料电池汽车等产业发展 /strong /p p   截至目前,我国已经发布燃料电池国家标准40项,其中采标(采用国际标准)国家标准13项,我国自主制定国家标准27项(占总标准数量约67.5%)。这是9月23日,中国工程院院士、中科院大连化学物理研究所研究员、全国燃料电池及液流电池标委会主任委员衣宝廉在北京举行的2015年燃料电池技术与标准化国际研讨会上透露的。 /p p   据悉,燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置,将燃料和空气分别送进燃料电池,就能生产出电能。从外表上看,燃料电池有正负极和电解质等,像一个蓄电池,但实质上不能“储电”,而是一个“发电厂”。作为一种无污染、高效的发电方式,燃料电池应用领域广泛,既可用于军事、空间、发电厂领域,也可应用于电动车、移动设备及居民家庭领域,被认为是终极的发电方式。 /p p   2015年被业内人士认为是燃料电池的产业化元年,燃料电池汽车投放市场、燃料电池固定式发电进入商业化运营模式以及不断开拓燃料电池在便携式、微型领域的商业化发展道路,而标准规范成为其产业化发展路上至关重要的一环。目前,无论是日本、韩国等亚洲国家,还是美国、德国等欧美国家,都十分重视燃料电池,加大马力进军这一产业,尤其是积极抢占标准这一产业制高点。IEC(国际电工委员会)专门成立了IEC/TC105(国际电工委员会燃料电池标准化技术委员会),负责燃料电池的国际标准制定,现任主席来自日本,秘书处设在德国。 /p p   我国早在2008年就成立了全国燃料电池标准化技术委员会,后在2012年更名为全国燃料电池及液流电池标准化技术委员会(SAC/TC342),主要负责燃料电池和液流电池技术领域的标准化工作。“我国一直积极参与该领域的国际标准化工作,已有十几位专家加入IEC/TC105各个工作组参与相关工作。2012年提出的低温冷启动测试方法国际标准提案已被合并入《聚合物燃料电池单电池测试方法》国际标准中。去年,我国专家齐志刚博士成为了WG1(术语标准工作组)的召集人,实现了在此领域的新突破。”全国燃料电池及液流电池标准化技术委员会(SAC/TC 342)秘书长卢琛钰介绍说。 /p p   同时,我国的燃料电池标准体系建设也在不断完善。目前已经发布的40项国家标准中,形成了基础标准、FC模块、固定式FC发电系统、便携式FC发电系统、微型FC发电系统、驱动辅助动力用FC发电系统等组成的燃料电池标准体系框架。尤其值得一提的是,在燃料电池的产业应用中,燃料电池汽车正成为新能源汽车的宠儿之一。我国很早就对燃料电池汽车进行了探索,并在2008年北京奥运会、2010年上海世博会上推出了示范产品。截至目前,我国先后有200余辆燃料电池电动车示范运行,累计运行里程十余万公里,产品性能与国际水平接近,但成本、耐久性等方面亟待改善。 /p p   在我国已经发布的国家标准中,燃料电池汽车成为重要的组成部分,包括《燃料电池电动汽车燃料电池堆安全要求》《汽车用燃料电池发电系统 技术条件》《乘用车用燃料电池发电系统测试方法》等10余项标准都与其相关。“我国在车用燃料电池和燃料电池车方面已取得较好进展,今后将在耐久性与低成本燃料电池技术方面继续开展研究工作,促进燃料电池车示范与应用。燃料电池标准化工作已有良好开端,今后应加强国际合作,促进燃料电池技术与标准化工作向深入发展。”衣宝廉说。 /p
  • 车用燃料甲醇国家标准发布
    5月20日,国家标准化管理委员会在其网站上对外发布公告,《车用燃料甲醇》已获得批准,将于2009年11月1日起实施。该标准将全面推进和规范我国甲醇燃料使用,扩大甲醇市场需求,缓解当前我国甲醇生产企业面临的生产经营困境。   甲醇燃料被国家发改委颁布的《我国醇醚燃料及醇醚清洁汽车发展专题报告(征求意见稿)》确定为今后20~30年过渡性车用替代燃料。即将实施的《车用燃料甲醇》标准,规定了车用燃料甲醇的技术要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输、贮存和安全等,适用于车用燃料甲醇的生产、检验和销售。《车用燃料甲醇》标准规定的产品是用作车用甲醇燃料的原料,全国醇醚燃料标准化技术委员会副秘书长降连葆介绍,这个标准是把甲醇从化工产品向燃料转变的合法依据,以车用燃料甲醇为基础调配各种比例的甲醇汽油。   受全球性金融危机和国际油价暴跌影响,从去年9月份以来,国内甲醇价格持续下跌,主要下游应用领域市场萎缩,整个行业面临前所未有的困境,扩大需求无疑是化解甲醇产业危机最好的办法。
  • 环形燃料:结构革新牵引堆型发展
    p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 值班长下达插燃料棒、提调节棒指令,堆芯功率慢慢上涨,大约几分钟过后,操作员再次调节,功率表指针稳定,堆芯达到临界状态。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 近日,国际首次环形燃料元件零功率物理实验在中核集团中国原子能科学研究院(以下简称“原子能院”)核临界安全中心顺利完成,标志着我国压水堆环形燃料研究进入工程化实验验证阶段。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 可同时提升核电经济性和安全性 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 燃料元件被称为反应堆的“心脏”。长期以来,科研人员试图通过材料的革新来延长“心脏”的寿命。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 与关注材料研究的方向不同,环形燃料主要是通过改变结构形式提升燃料元件的整体性能,从而同时提升核电的经济性和安全性。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " “环形燃料是一种结构上完全革新的先进燃料元件。”原子能院堆工部主任杨红义告诉《中国科学报》记者,环形燃料是将燃料芯块制成环状,在芯块内、外表面加装包壳管,使得冷却剂可以从内、外两个流道同时对元件进行冷却,增加了传热面积、提高了换热效率。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 与现有压水堆相比,采用环形燃料组件代替传统燃料组件,若保持堆芯输出功率不变,燃料芯块和包壳的峰值温度更低,将显著提升堆芯的安全性;若维持现有的安全裕度不变,堆芯输出功率可以提升20%-50%,从而大幅提高了核电的经济性。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 由于环形燃料经济性和安全性的明显优势,美、韩等国相继开展了环形燃料的研发工作。只是,它们都因为种种原因而未能按计划推进。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 十年磨一剑 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 我国环形燃料的研发始于2008年。作为总体技术单位,原子能院制定了我国压水堆环形燃料组件研发的技术路线图,并负责环形堆芯设计、组件设计及堆内外性能试验验证;中核北方核燃料元件有限公司(以下简称“中核北方”)负责环形燃料组件制造、组装和检测工艺研究,上海交通大学、哈尔滨工业大学等国内著名高校参与了环形燃料组件的研发工作。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 目前,原子能院已经基本建立了压水堆环形燃料堆芯和组件的设计能力,初步完成了先导组件考验堆芯以及先导组件的设计;联合中核北方掌握了环形燃料组件制造、组装和检测工艺,已研制出多套关键结构试验部件,环形燃料全尺寸试验组件完成交付;已成功实现环形燃料小组件在49-2堆的辐照考验,累积已考验6个辐照周期。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " “环形燃料从未在堆内应用,并且其堆芯物理计算分析方法与棒状燃料存在显著差别,原有堆芯物理计算程序需要验证。”原子能院堆工部副主任季松涛说,“国内和国际都没有环形燃料堆芯物理实验数据。只做了程序与程序之间的对比验证,其有效性和可靠性不能得到充分验证。” /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 环形燃料零功率物理实验数据还将为计算程序检验提供最直接证明。季松涛告诉记者,环形燃料零功率实验采用96根环形燃料元件与136根棒状燃料元件构建混合装载堆芯,将陆续开展临界参数测量、功率分布测量、等温温度效应、控制棒微积分价值测量以及含钆棒反应性效应测量等一系列临界实验研究。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 只是第一步 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 10年自主研发,环形燃料组件的整体研发工作已进入先导组件入堆前的关键技术攻关阶段。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " “目前研发工作进展顺利,未出现不可逾越的难题。但环形燃料在结构上完全革新,需不断解决研发中出现的关键技术问题,夯实基础。”季松涛说。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 后续,研发团队将开展环形燃料先导组件入堆设计,环形燃料、棒状燃料混合装载堆芯物理分析,百万千瓦级环形燃料堆芯设计,环形燃料模块化小堆堆芯设计,低温供热、海洋核动力等特殊用途环形燃料堆芯设计,环形燃料其他工程应用的模拟实验研究等。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 在中国工程院院士徐銤看来,作为一种结构上完全革新的先进燃料元件,环形燃料已成为压水堆先进燃料组件的重要发展趋势之一,但“最终还是要看应用得怎么样”。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 对此,杨红义表示,当前研发的环形燃料组件所有结构部件均为自主设计和制造,全部技术完全自主可控,制造及后处理工艺与现有燃料循环体系完全相容,因此,该燃料组件具有较高的工业技术成熟度,易于快速实现产业化。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 他表示,未来的工作将瞄准基于环形燃料组件的先进压水堆发展方向,开展新一代压水堆环形燃料堆芯的方案设计,以期早日建成世界领先水平的先进环形燃料压水堆。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: left " “靠燃料自主研发和技术提升来牵引堆型的发展,这种核电发展的转变也是一种创新。”徐銤说。 /p
  • “燃料电池及氢源技术国家工程研究中心”在北京化工大学挂牌
    近日,由中国科学院大连化学物理研究所、新源动力股份有限公司、北京化工大学、中氢新能技术有限公司和国创氢能科技有限公司等五家单位联合共建的“燃料电池及氢源技术国家工程研究中心”,经大连市发改委批准并报告国家发改委,完成了共建单位的迭代更新重新挂牌,北京化工大学作为在该领域拥有核心技术专利的新共建单位被引入,中心挂靠材料电化学过程与技术北京市重点实验室。“燃料电池及氢源技术国家工程研究中心”是在国家发改委和大连市政府的支持下,依据《国家工程研究中心管理办法》和《纳入国家工程研究中心新序列管理》相关要求建立,旨在通过具备自主知识产权的技术构建氢能及燃料电池创新链、产业链,解决发达国家制约我国氢燃料电池行业发展的关键共性技术与“卡脖子”问题,带动产业升级。中心重新挂牌后,将在国家发改委、大连市发改委和中国科学院共同领导下,实行主任负责制,副主任由共建单位各派1名领导专家担任,并设立科学技术委员会,由我国燃料电池与氢源技术领域著名专家组成。中心将坚持“资源共享、模式创新、做大做强”方针,分设多个技术平台,包括燃料电池系统科学与工程研究平台、绿色制氢技术平台、化石能源高效制氢技术研究平台、燃料电池及氢源技术商业化应用科创平台、分布式氢源及低碳应用技术研发平台等,逐步打造为创新引领型技术攻关平台,高效赋能“双碳”战略。北京化工大学表示,作为中心共建单位之一,目前在燃料电池和氢能研究领域,已形成了一支由院士、国家杰青领衔的高层次人才队伍,先后承担了一系列国家级和省部级重大科研计划项目。在未来国家工程研究中心建设中,将继续聚焦燃料电池和氢能行业关键共性技术和“卡脖子”课题,进一步发挥在燃料电池、电解水、储氢等方面的专长,通过产学研用跨学科协同创新,加速提升成果转化和市场化能力,积极推动燃料电池和氢源技术产业化进程。
  • 全国首个“污泥衍生清洁燃料”地方标准获批公布
    近日,由珠海市标准编码所和珠海市伟力高生物科技有限公司共同负责起草的省地方标准《再生环保燃料 污泥衍生清洁燃料》经广东省质监局批准发布,成为全国首个“污泥衍生清洁燃料”地方标准,将于今年5月1日正式实施。   该标准通过对污泥特性的实验研究,根据污泥来源,对不同地域和不同行业排放的污泥成分进行分析,研究其对应的处理和利用方式,对污泥衍生清洁燃料的各项成分指标进行具体规定,并提出一套完整的实验方法和检验规则。   该标准的发布实施,对规范全省城镇污水处理厂污泥转化为清洁燃料,提高污泥能源化利用效率,建设节约环保型社会具有重要意义。
  • 生态系统可抵消部分化石燃料碳排放
    p   国际社会公认,当前气候变化主要是由CO sub 2 /sub 浓度升高造成的。而减缓CO sub 2 /sub 浓度升高的主要途径一是节能减排,二是调节自然生态系统固碳。前者效果明显,而后者的作用依然在探索之中。中国科学家通过5年持续观察研究得出结论:中国陆地生态系统在2001年—2010年期间平均年固碳2.01亿吨,相当于抵消了同期中国化石燃料碳排放量的14.1%。《美国科学院院刊》以专辑形式发表了该项目的7篇研究论文。 /p p   当今世界范围最大的野外调查项目 /p p   陆地生态系统可以通过植被的光合作用吸收大气中的大量CO sub 2 /sub 。利用陆地生态系统固碳,是减缓大气CO sub 2 /sub 浓度升高最为经济可行和环境友好的途径。2011年初,中科院启动了“应对气候变化的碳收支认证及相关问题”专项,下设“生态系统固碳”研究,力图通过对中国各类生态系统的碳储量和固碳能力进行系统调查和观测,揭示中国陆地生态系统碳收支特征、时空分布规律以及国家政策的固碳效应。 /p p   项目首席科学家之一方精云院士说,来自中科院及高校、部委所属35个研究院所的350多名科研人员,按照专项统一的实验设计和调查方法,系统调查了中国陆地生态系统(森林、草地、灌丛、农田)碳储量及其分布,调查样方17000多个、累计采集各类植物和土壤样品超过60万份。“这是当今世界范围最大的野外调查项目,为研究中国植被生产力、碳收支以及生物多样性的宏观格局提供了大量野外实测数据,也为我国国土资源规划、保护与利用等提供了重要的本底数据。” /p p   生态工程和秸秆还田均固碳 /p p   自2015年开始,科研人员创新科研组织模式、打破课题间壁垒、实现数据完全共享,在凝练出若干个重大科学问题的基础上,对所有采集数据,统一汇总整理,统一控制数据质量、统一数据挖掘,从多个层面系统深入地分析了中国陆地生态系统碳源汇特征、驱动因素以及相应的生态系统功能,取得了一系列原创性重大成果。 /p p   中国科学家的代表性成果包括:1.中国陆地生态系统在过去几十年一直扮演着重要的碳汇角色。在2001年—2010年期间,陆地生态系统年均固碳2.01亿吨,相当于抵消了同期中国化石燃料碳排放量的14.1% 其中,中国森林生态系统是固碳主体,贡献了约80%的固碳量,而农田和灌丛生态系统分别贡献了12%和8%的固碳量,草地生态系统的碳收支基本处于平衡状态 2.首次在国家尺度上通过直接证据证明人类有效干预能提高陆地生态系统的固碳能力。例如,我国重大生态工程(天然林保护工程、退耕还林工程、退耕还草工程,以及长江和珠江防护林工程等)和秸秆还田管理措施的实施,分别贡献了中国陆地生态系统固碳总量的36.8%(7400万吨)和9.9%(2000万吨) 3.首次在国家尺度上开展了群落层次的植物化学计量学研究,验证了生态系统生产力与植物养分储量间的正相关关系,揭示了植物氮磷元素的生产效率 4.首次揭示了生物多样性与生态系统生产力和土壤碳储量之间的相关关系,证实了增加生物多样性不仅能提高生态系统的生产力,而且可以增加土壤的碳储量。 /p p   审稿人对成果高度评价 /p p   对于中国科学家的论文,美国科学院院士InderM. Verma认为:“该专辑主题不仅在科学上,而且在社会领域都非常重要,应该会在世界上引起广泛的兴趣和产生重大的影响。”“论文为证实生态恢复工程对中国碳汇的影响方面作出了重要贡献。” /p p   另一位审稿人指出:“该研究非常重要。论文提供的翔实、独特的数据库将有助于地理学家、生物地球化学家、植物生态学家、生态生理学家、模型学家在大尺度范围上验证一些以往在小尺度上得到的假说。” /p p   有国内专家指出,这项研究成果也从科学角度有力地宣示了中国在生态文明建设中的成就,不仅提供了人类干预促进生态系统碳吸收的新见解,也为其他发展中国家提供了可借鉴的经验。 /p
  • 日立发布荧光分布成像系统新品
    1. 荧光分布成像系统(EEM View)简介作为荧光分光光度计的配件系统,这是全球首创将相机与荧光分光光度计的完美结合,融合了智能算法的先进技术。能够同时获取样品图像和光谱信息。 新型荧光分布成像系统可安装到F-7100荧光分光光度计的样品仓内。入射 光经过积分球的漫反射后均匀照射到样品,利用F-7100标配的荧光检测器可以获得样品荧光光谱,结合积分球下方的CMOS相机可获得样品图像,并利用独特的AI光谱图像处理算法,可以同时得到反射和荧光图像。 2. 荧光分布成像系统特点:? 测定样品的光谱数据(反射光、荧光特性)? 在不同光源条件下(白光和单色光)拍摄图像 (区域:Φ20mm、空间分辨率:0.1 mm左右、波长范围:360-700nm)? 利用自主研发的分析系统1),分开显示荧光图像和反射图像? 根据图像可获得不同区域的光谱信息(荧光光谱、反射光谱)1) 国立信息学研究所 佐藤IMARI 教授?郑银强副教授共同研究成果荧光分布成像系统软件分析(EEM View Analysis)界面(样品:LED电路板)样品安装简单,适用于各种样品测试样品只需摆放到积分球上,安装十分简单!丰富的样品支架支持精确测量的校正工具总结以上为荧光分布成像系统的特点和功能结束,这是一种全新的技术,将它配置到荧光分光光度计中,改变了常规荧光光度计只能获得样品表面区域平均化信息的现状,可以查看样品图像任意区域的光谱信息,十分适合涂料、材料、油墨、LED、化工等领域。创新点:创新点主要有两个方面:硬件方面:全球首创将将荧光分光度计与CMOS相机结合在一起,能够同时观察样品光谱和图像的技术。软件方面:运用了智能光谱算法,可以获取样品任意区域的光谱信息。常规的荧光分光光度计测得的是样品表面信息平均化的信号,得到的是一条荧光光谱,这个新的系统能够对样品表面进行分区,从而获得不同区域的光谱信号,使得光谱信息细致化了。 荧光分布成像系统
  • 日立发布荧光分布成像系统新品
    一、荧光分布成像系统(EEM View)简介 作为荧光分光光度计的配件系统,这是全球首创将相机与荧光分光光度计的完美结合,融合了智能算法的先进技术。能够同时获取样品图像和光谱信息。 新型荧光分布成像系统可安装到日立F-7000/71000荧光分光光度计的样品仓内。入射光经过积分球漫反射后均匀照射到样品,利用荧光光度计标配的荧光检测器可以获得样品荧光光谱,积分球下方的CMOS相机可获得样品图像,并利用独特的AI光谱图像处理算法,可以同时得到反射和荧光成分图像。 二、 荧光分布成像系统特点: 1. 可以全面测定样品的光谱数据(反射光、荧光特性)在不同光源条件下(白光和单色光)拍摄样品图像,(区域:Φ20mm、空间分辨率:0.1 mm左右、波长范围:360-700nm),同时利用先进的光谱算法,分别显示荧光图像和反射图像, 根据图像可获得不同区域的光谱信息(荧光光谱、反射光谱)荧光分布成像系统软件分析(EEM View Analysis)界面(样品:LED电路板)2. 样品安装简单,适用于各种样品测试样品只需摆放到积分球上,安装十分简单!丰富的样品支架支持精确测量的校正工具荧光分布成像系统是一种全新的技术,将它配置到荧光分光光度计中,改变了常规荧光光度计只能获得样品表面区域平均化信息的现状,可以查看样品图像任意区域的光谱信息,十分适合涂料、材料、油墨、LED、化工等领域。创新点:创新点主要有两个方面:硬件方面:全球首创将将荧光分光度计与CMOS相机结合在一起,能够同时观察样品光谱和图像的技术。软件方面:运用了智能光谱算法,可以获取样品任意区域的光谱信息。常规的荧光分光光度计测得的是样品表面信息平均化的信号,得到的是一条荧光光谱,这个新的系统能够对样品表面进行分区,从而获得不同区域的光谱信号,使得光谱信息细致化了。 荧光分布成像系统
  • 福岛核电站发现大范围放射性核燃料碎片!“排放计划不变”
    3月5日,日本共同社报道了一个令人担忧的消息。据报道,日本东京电力公司对福岛第一核电站1号机组反应堆安全壳内部的调查结果显示,来自熔落核燃料(燃料碎片)的物质,当年未全部清理干净,如今很可能仍大范围分布在底部堆积物的表面。随着日本计划在2023年将核废水排放入海,这些核燃料碎片如果随之暴露,将造成何种影响,难以设想……大量放射性核残渣,后患无穷据共同社报道,2022年12月,东电向积水的安全壳内投放了配备辐射检测传感器的水下机器人,向底部堆积物放下传感器。2023年2月根据分析结果发现,检测到燃料碎片散发出的强烈中子射线,以及显示存在燃料碎片所含放射性物质“铕-154”的放射线。此外,东电对支撑装有核燃料的反应堆压力容器的底座外侧进行调查,所有8处均检测到燃料碎片散发出的特有核辐射。据分析,1号机组的燃料碎片冲破压力容器,从正下方的底座开口处流到了安全壳底部。开口处附近出现像是构造物熔化后的堆积物,呈现越远离开口处就越薄的倾向,里面也可能含有燃料碎片。堆积物的厚度、距开口处的距离与测得的铕辐射量等没有相关性,东电认为“堆积物的表面附近存在来自燃料碎片的物质”。燃料碎片是指核燃料和构造物熔化后冷却凝固而成的物体,但也有从碎片上散落的微小粒子,东电认为这些都是“来自燃料碎片的物质”。今后,东电还将使水下机器人进入底座内侧,尝试拍摄内部的损伤情况和压力容器下部等。向太平洋排放核废水,日本“铁了心”虽然福岛核电站真实状况不甚明朗,但近日,日本首相岸田文雄在参院预算委员会会议上,关于东京将核废水排放入海的开始时间明确表示,“预计2023年春季到夏季的这一时间不变”。岸田称,将切实推进反应堆报废工作,并认为“为了实现福岛重建,核废水的处置是无法推迟的课题”。立宪民主党批评称尚未得到渔业相关人士等的理解。事实上,自日本政府早前宣布将核废水排放入太平洋后,日本国内外的反对之声便不绝于耳。对于此事,日本民众首先无法接受。2022年3月,日本福岛县和宫城县的多个民间组织,向东京电力公司和经济产业省提交了一份18万人联合署名、反对将福岛核电站污水排入大海的请愿信,要求采用其他方法处理。日本各界民众还多次自发举行游行集会,质疑政府并未充分听取民意,单方面实行这一决定。日本龙谷大学政策学部教授大岛坚一曾表示,“核污染水排入大海不仅破坏当地渔民赖以生存的渔场,还将影响到周边海域,对全球海洋生态环境造成不良影响”。日方的做法,也引发邻国强烈反对。中国外交部一再重申,福岛核污染水处置关乎全球海洋环境和环太平洋国家公众健康,绝不是日本一家的私事。中方再次敦促日方,切实履行应尽的国际义务,以科学、公开、透明、安全的方式处置核污染水,停止强推排海方案。韩国政府也表示,对日方核监管机构批准排污入海的做法感到忧虑,并将采取应对措施。同时,韩国将就此提升与国际原子能机构合作,加强对国内海洋环境辐射的检测工作。俄罗斯方面也已表示,将关注日方对核废水的处理动向,对其举动表示关切。(完)
  • 赛默飞电镜Apreo2在质子交换膜燃料电池中的应用
    燃料电池作为一种利用氢气或醇类的发电设备,通过电化学反应将氢气或醇类的化学能直接转化为电能,不受卡诺循环(Carnot cycle)的限制,具有高效和清洁的特点,在新能源领域受到广泛的关注,并在航空航天、运载交通和便携移动设备中具有良好的应用前景。 燃料电池按照电解质和工作温度的不同,可以分为:质子交换膜燃料电池(Proton exchange membrane fuel cells,PEMFC)、固体氧化物燃料电池(Solid oxide fuel cell,SOFC)、熔融碳酸盐燃料电池(Molten carbonate fuel cell,MCFC)、磷酸盐燃料电池(Phosphoric fuel cell,PAFC)和碱性燃料电池(Alkaline fuel cell,AFC)等。其中,PEMFC被看作是新能源车辆领域中具有发展前景的动力源。图1 燃料电池的分类及技术状态 PEMFC的发展可以追溯到20世纪60年代,美国国家航空航天局(NASA)委托美国通用电器公司(GE)研制载人航天器的电池系统。但受当时技术的限制,PEMFC采用的聚苯乙烯磺酸膜在服役时易于降解,导致电池寿命很短。GE随后将电池的电解质膜更换为杜邦公司(Du Pont)的全氟磺酸膜(Nafion)部分解决了上述问题,但是阿波罗(Appollo)登月飞船却搭载了另一类燃料电池——AFC。受此挫折之后,PEMFC技术的研发一直处于停滞状态。 直到 1983年,加拿大巴拉德动力公司(Ballard Power System)在加拿大国防部资助下重启 PEMFC的研发。随着材料科学和催化技术的发展,PEMFC技术取得了重大突破。铂/碳催化剂取代纯铂黑,并且实现了电极的立体化,即阴极、阳极和膜三合一组成膜电极组件(Membrane electrode assembly,MEA),降低了电极电阻,增加了铂的利用率。20世纪90年代以后,电化学催化还原法和溅射法等薄膜电极的制备技术进一步发展,使膜电极铂载量大幅降低。性能的提升和成本的下降也促使 PEMFC逐渐从军用转为民用图2 燃料电池汽车历史 质子交换膜燃料电池(PEMFC)由阳极、质子交换膜、阴极组成,利用水电解的逆反应,连续地将氢气和氧气通过化学反应直接转化为电力,并且可以通过多个串联来满足电压需求。 PEMFC发电的基本原理:氢气进入燃料电池的阳极流道,氢分子在阳极催化剂的作用下达到 60℃左右后开始被离解成为氢质子和电子,氢质子穿过燃料电池的质子交换膜向阴极方向运动,因电子无法穿过质子交换膜,所以通过另一种电导体流向阴极;在燃料电池的阴极流道中通入氧气(空气),氧气在阴极催化剂作用下离解成氧原子,与通过外部电导体流向阴极的电子和穿过质子交换膜的氢质子结合生成纯净水,完成电化学反应。图3 质子交换膜燃料电池(PEMFC)工作原理 膜电极(Membrane Electrode Assembly, MEA)是燃料电池发电的关键核心部件。膜电极由质子交换膜(PEM)、膜两侧的催化层(CL)和气体扩散层(GDL)组成,燃料电池的电化学反应发生在膜电极中。质子交换膜的功能是传递质子,同时隔离燃料与氧化剂。目前常见的膜材料是全氟磺酸质子交换膜,代表厂家Gore公司的Gore Select增强型质子交换膜、杜邦公司的Nafion系列。 催化剂主要控制电极上氢和氧的反应过程,是影响电池活化极化的主要因素。目前氢燃料电池的催化剂主要为三个大类:铂(Pt)催化剂、低铂催化剂和非铂催化剂。Pt作为催化剂可以吸附氢气分子促成离解,是目前需要商用的;但Pt稀缺性强,我国储量也不丰富,减少铂基催化剂用量是降低燃料电池系统商用成本的重要途径。 气体扩散层的主要作用是支撑催化层,传递反应气体与产物,并传导电流。基材通常为多孔导电的材质,如炭纸、炭布,且用PTFE等进行憎水处理构成气体通道。目前市场上商业化的气体扩散层基材供应商主要包括日本Toray、德国SGL与Freudenberg、加拿大Ballard等。 三位一体检测系统是 Apreo 2 扫描电镜独特的镜筒内检测系统。它由三个探测器组成:两个极靴内探测器(T1、T2)和一个 镜筒内探测器(T3)。这一独特的系统可提供燃料电池膜电极MEA成分、形貌和表面特征等不同层次的详细信息。 图4 赛默飞电镜及三位一体检测系统示意图图5 膜电极MEA示意图对其对应的显微结构 MEA的结构设计和制备工艺技术是燃料电池研究的关键技术,它决定了燃料电池的工作性能。 另外,质子交换膜PEM是燃料电池的核心部件。它的性能高度依赖于燃料电池电堆的堆叠和系统设计,尤其是PEM所经受的工作条件。这项看似微小的技术却是关键所在。燃料电池在实际应用环境中的耐久性是另一个关键性能因素。根据美国能源部的规定,在实际环境中行驶的条件下,燃料电池使用寿命应达到约5,000小时。为了达到这些目标,PEM设计必须考虑两种类型的耐久性,机械耐久性和化学耐久性。 机械耐久性:工作过程中的相对湿度循环会导致PEM的机械性能衰减。相对湿度的升高和降低会引起PEM膨胀和收缩,从而导致MEA中出现裂纹和孔洞。久而久之,这会造成气体渗透增加以及效率损失,并导致燃料电池电堆发生灾难性故障。通常,未经增强的PEM会通过增加厚度来提升耐久性,导致电导率降低,因此功率密度也更低。业内已广泛认可,化学稳定性优异的ePTFE增强型质子交换膜(全氟磺酸树脂/聚四氟乙烯/全氟磺酸树脂,三明治结构)可显著减少这种面内膨胀,提高RH循环耐久性,并延长电池电堆的使用寿命。图6 膜电极的横截面显微结构图,ePTFE增强型质子交换膜(全氟磺酸树脂/聚四氟乙烯/全氟磺酸树脂) 化学耐久性: 燃料电池需要在恶劣的化学环境中工作。燃料电池工作过程中产生的有害自由基会与离子聚合物 (全氟磺酸树脂是一种离子聚合物)发生反应,造成离子聚合物性能下降,这种性能衰减会造成燃料电池性能的持续下降,增加气体渗透,并导致PEM和燃料电池失效。PEM的化学耐久性不仅受PEM的自身属性影响,还受PEM的工作环境影响。减少PEM厚度有助于改善高温下的性能。因此,对不同结构层厚度的准确测量,就非常重要。 催化层中的催化组分为催化剂,目前Pt/C载体型催化剂是PEMFC常用的催化剂,由纳米级的Pt颗粒(3-5nm)和支撑这些Pt 颗粒的大比表面积活性炭(20-30nm)构成。质子交换膜燃料电池商业化进程中的主要阻碍之一是价格高昂的贵金属催化剂,从而大量的研究工作集中于开发新型催化剂以降低铂载量和增强催化剂的耐久性。催化剂的合成方法决定催化剂的结构、表面形貌和粒径分布等,这也将直接影响催化剂的性能。图7 膜电极组催化层的纳米pt催化剂,3-5nm:(左图)T1探测器检测,(右图)T3探测器检测图8 膜电极组催化层的纳米pt催化剂,3-5nm:VeriosTLD 探测器检测 50万倍和150万倍(底片显示) PEMFC的催化层是由各种不同尺度的颗粒和孔组成的,其内部的物理化学过程十分复杂,包括电化学反应、电子的迁移、氢气和氧气的扩散、质子的迁移和扩散,还有水的迁移、扩散、渗透、蒸发和液化,这一切的实现都离不开催化层的微孔结构。 催化层是由黏结剂( 如Nafion 或PTFE) 黏结起来的 Pt /C 颗粒的团聚体组成的,各颗粒之间有许多的微孔。Watanabe 等将催化层内的孔分为两大类: 一类是颗粒团聚体内部各颗粒之间较小的空隙,被称为主孔(孔径小于100nm的孔属于主孔) 另一类则是各颗粒团聚体之间的空隙,被称为次孔(大于100nm 的孔属于次孔)1。催化层内的电催化反应主要发生在主孔内,而作为黏结剂的PTFE更容易进入次孔,次孔是气体和水传输的主要通道。 备注1:Shin 等实验发现,催化层中只有孔径在70nm 以下的孔才不会被聚合物阻塞住,表明其主、次孔的分界为 70nm;Uchida 等认为主、次孔孔径分界为 40nm,由于全氟磺酸树脂和PTFE-C只会存在于次孔中。 催化层的结构,主要指的就是其微孔结构,由于主孔和次孔的不同作用,不同的微孔总容量和主、次孔容量比将导致迥异的电池性能。根据主、次孔理论,主孔较多时,可增加活化反应位,有利于减少催化层内的活化损失 次孔较多时,有利于质量传输,可减少质量传输损失。因此,维持足够数量的孔隙率和较好的主、次孔比例成为了研究催化层结构优化所要关注的重点。赛默飞电镜的孔径分布软件可满足此需求。图9 催化层结构孔隙率检测 目前,大多数 MEA 的催化层都是由一定比例的电催化剂( 如 Pt /C) 和 Nafion 组成。在常用 MEA中Nafion 在催化层中的作用有以下 3点: ( 1) 将电化学反应活性区扩大延伸至催化层内部,并有效传导质子 ( 2)黏结作用,保持催化层的机械稳定性 ( 3) Nafion上的亲水基团有保湿作用,防止膜脱水。 尽管在催化层中加入一定量的 Nafion 能有效提高催化剂的利用率,但是催化层中 Nafion含量若过多,不仅会大量覆盖 Pt /C 颗粒,阻碍电子传导,还可能阻塞催化层内部的微型孔,导致内部水和反应气体的传输通道受阻,这样会大大减弱电池的性能,尤其是在高电流密度时的性能。因此关于催化层中 Nafion 与催化剂的比例问题,以及如何识别三相1,一直受到研究者们的广泛关注。 备注1:在PEMFC中,位于三相区(3-phase region)的Pt颗粒会参与反应,通常三相区表示载体C、催化剂Pt、离聚物(Ionomer,如全氟磺酸)图10 催化层离聚物与三相反应区。 Apreo 2可以快速识别离聚物/C、Pt/C及三相区 PEMFC的普及和商业化目前还受电池性能和价格的影响,MEA催化层结构的不断改善也是PEMFC 实现商业化的有效途径之一。参考资料1.Warshay M, Prokopius PR. The fuel cell in space: yesterday, today and tomorrow [J]. Journal of Power Sources, 1990, 29: 193-200.2.Steele BCH, Heinzel A. Materials for fuel-cell technologies [J]. Nature, 2001, 414(6861):3.Sharaf OZ, Orhan MF. An overview of fuel cell technology: fundamentals and applications [J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2014, 32: 810-853.4.苏凯华. 新型质子交换膜燃料电池催化层结构及其性能研究 [D]. 上海: 上海交通大学, 2015.5. 王诚, 王树博, 张剑波, 等. 车用质子交换膜燃料电池材料部件 [J]. 化学进展, 20156. 汪嘉澍, 潘国顺, 郭丹. 质子交换膜燃料电池膜电极组催化层结构 [J]. 化学进展, 2012, 24(10): 1906-19137. Kim K H, Lee K Y, Kim H J, et al. The effects of Nafion® ionomer content in PEMFC MEAs prepared by a catalyst-coated membrane (CCM) spraying method[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2010, 35(5): 2119-2126.8. Uchida M, Aoyama Y, Eda N, et al. Investigation of themicrostructure in the catalyst layer and effects of both perfluorosulfonate ionomer and PTFE‐loaded carbon on the catalyst layer of polymer electrolyte fuel cells[J]. Journal of the Electrochemical Society, 1995, 142(12): 4143.9. Curtin D E, Lousenberg R D, Henry T J, et al. Advanced materials for improved PEMFC performance and life[J]. Journal of power Sources, 2004, 131(1-2): 41-48.10. Sharma S, Pollet B G. Support materials for PEMFC and DMFC electrocatalysts—A review[J]. Journal of Power Sources, 2012, 208: 96-119.11. Proton exchange membrane fuel cells: materials properties and performance[M]. CRC press, 2009.
  • 我国生物柴油调合燃料(B5)标准正式发布
    2010年10月底,国家质检总局、国家标准委在《中华人民共和国国家标准批准发布公告》(2010年第6号)中向社会发布了264项国家标准。该批国家标准中,制定190项,修订74项 强制性标准14项,推荐性标准250项。其中包括《生物柴油调合燃料(B5)》标准,编号为GB/T 25199-2010,实施日期为2011年2月1日。该标准是由中国石化石油化工科学研究院及中粮集团有限公司负责起草并完成的。   《柴油机燃料调合用生物柴油(BD100)国家标准》早在2007年已经颁布实施,但由于没有调合燃料的标准,生物柴油在实际应用中不够规范,在燃料市场中没有正式的身份,使国内生物柴油生产企业处境尴尬。B5标准的颁布和今后的实施,为国内生物柴油进入市场打开了大门。   生物柴油调合燃料B5国家标准的颁布、实施将为生物柴油的推广应用及行业发展奠定重要的基础。生物柴油BD100生产及生物柴油调合燃料B5生产、调合、销售企业应严格执行相关国家标准,保证产品质量。除标准外,从事生物柴油生产、调合、销售等有关企业应密切关注酸值、凝点、冷滤点、氧化安定性等几项重要指标。如有必要,建议供需双方根据当地气候条件及调合用常规柴油的实际质量情况确定BD100的供货指标及协议。   据悉,生物柴油调合燃料B7标准制订的基础工作目前已经展开,2011年BD100国家标准也将进行修订。生物柴油行业发展的技术条件已基本具备,只待国家行业政策东风的进一步推动。同时,生物柴油调合燃料标准实施后,国内必将迎来生物柴油产业的大发展,众多民营企业会乘势大举进入燃料市场。生物柴油事关国家的能源安全,能源工业是长期稳定的事业,希望生物柴油企业不受经济利益左右保证市场的稳定供应。
  • 燃料电池关键部件丨碳纸的拉伸、压缩、三点弯曲和剥离强度的全面测试
    质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,简称PEMFC)作为一种新兴的低温燃料电池,具有效率高、工作温度低、零排放等优点,是新型绿色能源的主要发展方向之一。燃料电池是将化学能转化为电能的在线发电装置,由于突破了传统内燃机的效率限制,成为未来汽车动力装置发展的重要方向。燃料电池单体内部最重要的部件就是膜电极(Membrane Electrode Assembly,简称MEA),是燃料电池乃至新能源汽车动力部分的关键组成部分。 碳纸 —气体扩散层(GDL)基材最理想材料PEMFC的核心部件是膜电极组件,由两个催化层(CL)、两个气体扩散层(GDL)和一个质子交换膜(PEM)组成。气体扩散层是膜电极中的关键部分,起到支撑催化层、收集电流、传导气体和排出反应产物水的作用。常用的气体扩散层(GDL)基材主要有:碳纸、碳布、炭黑纸、金属材料等,其中碳纸因具有高导电性、耐腐蚀性以及出色的尺寸稳定性,是GDL基材的最理想材料。 质子交换膜燃料电池工作原理图 碳纸,又称为碳纤维纸,是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的专用材料,即气体扩散层,主要作用是传导电流,引导反应气体从石墨板导流到触媒层,并把反应水排除在触媒层之外,是燃料电池膜电机组(MEA)中不可或缺的材料。 强度性能是碳纸的重要指标之一,具有较好强度的碳纸可为质子交换膜燃料电池的安装和使用带来保障,同时稳定整个电极的结构,提高电池的寿命。 因此,对碳纸材料进行拉伸、压缩、三点弯曲和剥离强度测试,可以有效检验碳纸强度,在碳纸材料的开发与规模化生产中发挥极为重要的作用。 岛津方案目前,碳纸作为新能源领域的新材料,仍然处于大规模生产的初级阶段,不同国家不同的碳纸制造商,因为技术与工艺的差异,对碳纸产品的技术参数尚未达成统一。国内多数企业参考《GB/T 20042.7-2014 质子交换膜燃料电池 第7部分碳纸特性测试方法》的要求,结合各自工艺水平,对碳纸材料从拉伸、压缩、弯曲、剥离多个方面进行测试评估。 岛津电子万能试验机,选择合适的夹具,按标准要求设定好试验方法,能够很方便地获取测试数据与曲线,大大提高碳纸力学测试的效率。 1拉伸测试将碳纸裁切为120×10mm的长条形试样,此次试验用碳纸厚度为0.19mm。裁切边缘尽量保持光滑平整。将裁切好的碳纸拉伸试样夹在1KN气动双推夹具上完成测试。碳纸拉伸测试与夹具碳纸拉伸测试应力-应变曲线 表1. 测试结果 从上图可知,试验机获取了客户所需的应力曲线,通过观察,6个试样的应力-应变曲线形态相似,从而判断碳纸拉伸性能比较均一。结合表中数据可知,最大应力分布在36~40MPa的区间内,拉伸强度的离散型也保持较好。 2压缩测试将碳纸裁成50×50mm的正方形,推荐选择带有调平功能的压盘夹具来完成超薄材料的压缩测试。碳纸压缩测试与可调平压盘 碳纸压缩测试载荷-行程曲线 表2. 测试结果如上图可知,根据岛津AGS-X电子万能试验机获取的压缩测试载荷-行程曲线,观察3个试样的测试曲线形态相似,从表中数据可知,最大应力分布在0.008-0.009MPa的区间内,数值稳定,说明三个碳纸试样的抗压性相似。 3三点弯曲测试将碳纸裁切成120×20mm长方形试样,保证切口光滑平整。碳纸三点弯曲试验选择岛津1KN塑料三点弯曲夹具。视频点击查看:https://mp.weixin.qq.com/s/9Aut652JEjR6-n6ay7Wo-Q 碳纸三点弯曲测试载荷-时间曲线 表3. 测试结果 从图表和三点弯曲载荷-时间曲线,以及抗弯强度差异不大,可判断3个试样的抗弯强度和断裂点载荷保持稳定,进而可判断本批次样品的抗压水平保持在一个水平。 4剥离测试将碳纸粘贴在不锈钢基板上,碳纸表面再贴上胶带。选用1KN气动拉伸夹具来完成拉伸测试。 使用岛津试验机与夹具进行碳纸180°剥离试验 结语使用岛津的AGS-X或AGX-V电子万能试验机,配合拉伸、压缩、三点弯曲、剥离各种不同的夹具与附件,符合现行标准或行业客户的自身测试要求,可以满足您对碳纸的各种力学测试与质量控制的需要,为碳纸规模化制造保驾护航。 撰稿人:王正宇 *本文内容非商业广告,仅供专业人士参考。
  • 燃料电池关键部件丨碳纸的拉伸、压缩、三点弯曲和剥离强度的全面测试
    质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,简称PEMFC)作为一种新兴的低温燃料电池,具有效率高、工作温度低、零排放等优点,是新型绿色能源的主要发展方向之一。燃料电池是将化学能转化为电能的在线发电装置,由于突破了传统内燃机的效率限制,成为未来汽车动力装置发展的重要方向。燃料电池单体内部最重要的部件就是膜电极(Membrane Electrode Assembly,简称MEA),是燃料电池乃至新能源汽车动力部分的关键组成部分。 碳纸 —气体扩散层(GDL)基材最理想材料PEMFC的核心部件是膜电极组件,由两个催化层(CL)、两个气体扩散层(GDL)和一个质子交换膜(PEM)组成。气体扩散层是膜电极中的关键部分,起到支撑催化层、收集电流、传导气体和排出反应产物水的作用。常用的气体扩散层(GDL)基材主要有:碳纸、碳布、炭黑纸、金属材料等,其中碳纸因具有高导电性、耐腐蚀性以及出色的尺寸稳定性,是GDL基材的最理想材料。质子交换膜燃料电池工作原理图 碳纸,又称为碳纤维纸,是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的专用材料,即气体扩散层,主要作用是传导电流,引导反应气体从石墨板导流到触媒层,并把反应水排除在触媒层之外,是燃料电池膜电机组(MEA)中不可或缺的材料。 强度性能是碳纸的重要指标之一,具有较好强度的碳纸可为质子交换膜燃料电池的安装和使用带来保障,同时稳定整个电极的结构,提高电池的寿命。 因此,对碳纸材料进行拉伸、压缩、三点弯曲和剥离强度测试,可以有效检验碳纸强度,在碳纸材料的开发与规模化生产中发挥极为重要的作用。 岛津方案目前,碳纸作为新能源领域的新材料,仍然处于大规模生产的初级阶段,不同国家不同的碳纸制造商,因为技术与工艺的差异,对碳纸产品的技术参数尚未达成统一。国内多数企业参考《GB/T 20042.7-2014 质子交换膜燃料电池 第7部分碳纸特性测试方法》的要求,结合各自工艺水平,对碳纸材料从拉伸、压缩、弯曲、剥离多个方面进行测试评估。 岛津电子万能试验机,选择合适的夹具,按标准要求设定好试验方法,能够很方便地获取测试数据与曲线,大大提高碳纸力学测试的效率。 1拉伸测试将碳纸裁切为120×10mm的长条形试样,此次试验用碳纸厚度为0.19mm。裁切边缘尽量保持光滑平整。将裁切好的碳纸拉伸试样夹在1KN气动双推夹具上完成测试。碳纸拉伸测试与夹具碳纸拉伸测试应力-应变曲线 表1. 测试结果从上图可知,试验机获取了客户所需的应力曲线,通过观察,6个试样的应力-应变曲线形态相似,从而判断碳纸拉伸性能比较均一。结合表中数据可知,最大应力分布在36~40MPa的区间内,拉伸强度的离散型也保持较好。 2压缩测试将碳纸裁成50×50mm的正方形,推荐选择带有调平功能的压盘夹具来完成超薄材料的压缩测试。碳纸压缩测试与可调平压盘碳纸压缩测试载荷-行程曲线 表2. 测试结果如上图可知,根据岛津AGS-X电子万能试验机获取的压缩测试载荷-行程曲线,观察3个试样的测试曲线形态相似,从表中数据可知,最大应力分布在0.008-0.009MPa的区间内,数值稳定,说明三个碳纸试样的抗压性相似。 3三点弯曲测试将碳纸裁切成120×20mm长方形试样,保证切口光滑平整。碳纸三点弯曲试验选择岛津1KN塑料三点弯曲夹具。视频观看请点击:https://mp.weixin.qq.com/s/TzDqFlZRp7Gjnsyxl7sZ9Q碳纸三点弯曲测试载荷-时间曲线 表3. 测试结果 从图表和三点弯曲载荷-时间曲线,以及抗弯强度差异不大,可判断3个试样的抗弯强度和断裂点载荷保持稳定,进而可判断本批次样品的抗压水平保持在一个水平。 4剥离测试将碳纸粘贴在不锈钢基板上,碳纸表面再贴上胶带。选用1KN气动拉伸夹具来完成拉伸测试。使用岛津试验机与夹具进行碳纸180°剥离试验 结语 使用岛津的AGS-X或AGX-V电子万能试验机,配合拉伸、压缩、三点弯曲、剥离各种不同的夹具与附件,符合现行标准或行业客户的自身测试要求,可以满足您对碳纸的各种力学测试与质量控制的需要,为碳纸规模化制造保驾护航。 撰稿人:王正宇 *本文内容非商业广告,仅供专业人士参考。
  • 30亿巨头砸14亿布局氢燃料电池 检测市场新机?
    p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" text-align: justify text-indent: 28px font-family: 宋体 " 日前,我国知名电池生产企业深圳市雄韬电源科技股份有限公司(简称雄韬股份)在最新一次董事会议上宣布,将非公开发行股票募资 /span span style=" text-align: justify text-indent: 28px " 14.15 /span span style=" text-align: justify text-indent: 28px font-family: 宋体 " 亿布局氢燃料电池项目,包括动力系统产业化基地建设项目,产业园项目、电堆研发项目等。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong style=" text-indent: 2em " 快增红利刺激 大手笔抢占氢燃料电池制高点 /strong /p p style=" text-align:center" span style=" text-align: justify text-indent: 28px font-family: 宋体 " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 450px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/c754d60e-557b-4563-8a89-1b370c8cc3c8.jpg" title=" 30亿巨头砸14亿布局氢燃料电池 检测市场新机? (4)雄韬股份.jpg" alt=" 30亿巨头砸14亿布局氢燃料电池 检测市场新机? (4)雄韬股份.jpg" width=" 600" height=" 450" border=" 0" vspace=" 0" / /span /p p style=" text-indent: 28px text-align: justify " span style=" font-family:宋体" 雄安股份是我国最早从事阀控式密封铅酸蓄电池研发和生产的专业厂家之一, /span span 2018 /span span style=" font-family:宋体" 年依托于锂离子电池业务的出色表现和氢燃料电池投资的较好利润收益,公司营业总收入近 /span span 30 /span span style=" font-family:宋体" 亿元,利润总额也超过 /span span 1.1 /span span style=" font-family:宋体" 亿元,同比增长 /span span 140% /span span style=" font-family:宋体" 。2019年,公司继续大规模投资氢燃料电池,本次拟投资的氢燃料电池项目计划由雄安股份董事会全票通过。据悉,在非公开募集资金到位之前,雄安股份将先自筹资金投入项目建设,项目详情汇总如下: /span /p p style=" text-align:center" span img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/11b397de-0143-4a5a-8584-39b2d79b9434.jpg" title=" 30亿巨头砸14亿布局氢燃料电池 检测市场新机?雄韬股份 (2).jpg" alt=" 30亿巨头砸14亿布局氢燃料电池 检测市场新机?雄韬股份 (2).jpg" / /span /p p span /span /p p style=" text-indent: 2em " strong 产业化热潮蜂起 标准法规不断完善 /strong /p p style=" text-align:center" span img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/bfd5b9fc-5472-4450-885b-d8891d45e9e6.jpg" title=" 30亿巨头砸14亿布局氢燃料电池 检测市场新机? (5)雄韬股份.jpg" alt=" 30亿巨头砸14亿布局氢燃料电池 检测市场新机? (5)雄韬股份.jpg" / /span /p p style=" text-indent: 21px text-align: justify " span style=" font-family:宋体" 氢燃料电池是燃料电池的一种,是利用电解水的逆反应,将化学能转换成电能的电化学发电装置。早在 /span span 20 /span span style=" font-family:宋体" 世纪 /span span 60 /span span style=" font-family:宋体" 年代,氢燃料电池就在航天、发电、汽车等领域得到了应用,然而安全性、氢储存、高能量密度、高成本等问题使得氢燃料电池在我国的产业化始终面临瓶颈。但随着技术的不断提升,成本的进一步降低,燃料电池将逐渐进入产业化阶段。本次拟布局的项目,正是雄安股份抢占氢燃料电池业高地的大手笔。旨在锁定先发优势,在未来的市场竞争中处于有利的地位。 /span /p p style=" text-align:center" span img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 259px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/1357c2b0-b95e-4fad-83b7-6873e636f5cc.jpg" title=" 30亿巨头砸14亿布局氢燃料电池 检测市场新机? (3)雄韬股份.jpg" alt=" 30亿巨头砸14亿布局氢燃料电池 检测市场新机? (3)雄韬股份.jpg" width=" 600" height=" 259" border=" 0" vspace=" 0" / /span /p p style=" text-indent: 21px text-align: justify " span style=" font-family:宋体" 随着节能环保和 /span span LCA /span span style=" font-family:宋体" 等概念的兴起,氢燃料电池因其无污染、无噪声、高效率等特点而成为人们热捧的研究方向。特别是在汽车行业,氢燃料电池汽车已成为业内普遍认为的商用车重要转型升级方向之一。美、英、韩、日等发达国家都出台了大量政策和规划来发展氢燃料电池汽车,我国作为世界上最大的制氢国,近年来也通过 strong span style=" color:#00B0F0" 《节能与新能源汽车产业发展规划( /span /strong /span strong span style=" color:#00B0F0" 2012 /span /strong strong span style=" font-family:宋体 color:#00B0F0" — /span span style=" color:#00B0F0" 2020 /span /strong strong span style=" font-family:宋体 color:#00B0F0" 年)》、《中国制造 /span span style=" color:#00B0F0" 2025 /span /strong strong span style=" font-family:宋体 color:#00B0F0" 》、《汽车产业中长期发展规划》 /span /strong span style=" font-family:宋体" 等政策及相关补贴法规,大力推动氢燃料电池汽车的发展,相关国家标准体系也不断丰富和完善。 /span /p p style=" text-align:center" span img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 689px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/d5e94621-9cc8-49b3-90c5-a385cf6a2381.jpg" title=" 30亿巨头砸14亿布局氢燃料电池 检测市场新机? (6)雄韬股份.jpg" alt=" 30亿巨头砸14亿布局氢燃料电池 检测市场新机? (6)雄韬股份.jpg" width=" 600" height=" 689" border=" 0" vspace=" 0" / /span /p p style=" text-align:center" span img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 760px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/edc87cad-d3cf-43a3-940c-2ca6b0f390a7.jpg" title=" 30亿巨头砸14亿布局氢燃料电池 检测市场新机? (7)雄韬股份.jpg" alt=" 30亿巨头砸14亿布局氢燃料电池 检测市场新机? (7)雄韬股份.jpg" width=" 600" height=" 760" border=" 0" vspace=" 0" / /span /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " strong span style=" font-family:宋体" 氢能源电池汽车检测国家标准 /span /strong /p p style=" text-indent: 0em " strong span style=" font-family:宋体" /span /strong /p p style=" text-indent: 2em " strong 仪器检测未来红利 延续锂电市场奇迹? /strong /p p style=" text-indent: 21px text-align: justify " span 2018 /span span style=" font-family:宋体" 年,我国燃料电池产业布局资金已超过 /span span 850 /span span style=" font-family:宋体" 亿,截至 /span span 2019 /span span style=" font-family:宋体" 年 /span span 5 /span span style=" font-family:宋体" 月,我国参与氢能燃料电池汽车生产的整车厂商已超过 /span span 41 /span span style=" font-family:宋体" 家,包括力帆、众泰、奥迪等。氢燃料电池的聚焦和产业化布局的快速发展,也将给科学仪器检测市场带来更多的新商机,众所周知,近年来诸如电子显微镜、 /span span XRD /span span style=" font-family:宋体" 、 /span span XPS /span span style=" font-family:宋体" 、激光粒度仪、比表面及孔径分析仪、电化学仪器等一系列仪器类型都迎来了巨大的市场红利。而现如今氢燃料电池的前景也被很多科学仪器行业的从事者所看好。 /span /p p style=" text-align:center" span img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 450px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/7184a896-e08a-4d04-8091-260a7e116ee2.jpg" title=" 30亿巨头砸14亿布局氢燃料电池 检测市场新机? (8)雄韬股份.jpg" alt=" 30亿巨头砸14亿布局氢燃料电池 检测市场新机? (8)雄韬股份.jpg" width=" 600" height=" 450" border=" 0" vspace=" 0" / /span /p p style=" text-indent: 21px text-align: justify " span style=" font-family: 宋体 background: white" 在氢燃料电池的研发中,电极研发是关键技术之一,通常由 /span span style=" font-family:宋体" 特制的多孔惰性材料制成,且需要具有很强的催化活性。 /span span style=" font-family: 宋体 background: white" 它不仅要为气体和电解质提供较大的接触面,还要对电池的化学反应起催化作用,常用的材料有铂活性炭等。特别在材料物性仪器方面,预计,氢燃料电池电极的研发和检测将对比表面及孔径分析类仪器、粒度粒形分析类仪器有显著的需求。 /span /p p style=" text-indent: 21px text-align: justify " span style=" font-family: 宋体 background: white" 另外氢燃料电池也需要进行如下的环境可靠性、失效分析、理化分析、电子兼容、动力电池类等检测试验: /span /p table border=" 1" cellspacing=" 0" cellpadding=" 0" style=" border: none" tbody tr class=" firstRow" td width=" 284" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p style=" text-align: justify " strong span style=" font-family:宋体 color:#333333" 测试类型 /span /strong strong /strong /p /td td width=" 284" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p style=" text-align: justify " strong span style=" font-family:宋体 color:#333333" 具体检测项目 /span /strong strong /strong /p /td /tr tr td width=" 284" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p style=" text-align: justify " strong span style=" font-family:宋体 color:#333333 background:white" 环境可靠性测试 /span /strong strong /strong /p /td td width=" 284" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p style=" text-align: justify " span style=" font-family:宋体 color:#333333 background:white" 高低温试验、温湿度试验、盐雾腐蚀试验、振动试验、跌落试验、压力测试& #8230 & #8230 /span /p /td /tr tr td width=" 284" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p style=" text-align: justify " strong span style=" font-family:宋体 color:#333333 background:white" 失效分析类测试 /span /strong strong /strong /p /td td width=" 284" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p style=" text-align: justify " span style=" font-family:宋体 color:#333333 background:white" 高低温试验、温湿度试验、盐雾腐蚀试验、振动试验、跌落试验、压力测试& #8230 & #8230 /span /p /td /tr tr td width=" 284" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p style=" text-align: justify " strong span style=" font-family:宋体 color:#333333 background:white" 理化分析类测试 /span /strong strong /strong /p /td td width=" 284" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p style=" text-align: justify " span style=" font-family:宋体 color:#333333 background:white" 重金属检测、成分测试、有毒有害物质& #8230 & #8230 /span /p /td /tr tr td width=" 284" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p style=" text-align: justify " strong span style=" font-family:宋体 color:#333333 background:white" 电磁兼容类测试 /span /strong strong /strong /p /td td width=" 284" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p style=" text-align: justify " span style=" font-family:宋体 color:#333333 background:white" 干扰抗干扰& #8230 & #8230 /span /p /td /tr tr td width=" 284" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p style=" text-align: justify " strong span style=" font-family:宋体 color:#333333 background:white" 动力电池类测 /span /strong strong /strong /p /td td width=" 284" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p style=" text-align: justify " span style=" font-family:宋体 color:#333333 background:white" 浸水测试、防爆测试、针刺、挤压、翻滚& #8230 & #8230 /span /p /td /tr tr td width=" 568" colspan=" 2" valign=" top" style=" border: 1px solid rgb(0, 0, 0) padding: 5px " p style=" text-align: justify " strong span style=" font-family:& #39 Helvetica& #39 ,& #39 sans-serif& #39 color:#333333 background:white" etc /span /strong /p /td /tr /tbody /table p style=" text-indent: 21px text-align: justify " span style=" font-family:宋体 color:#333333" 氢能源电池的产业化之路是否顺畅,究竟会走向何方?其发展给科学仪器检测市场带来的蛋糕能有多大?相信这些问题不久之后就能得到解答。 /span /p p style=" text-align: center " span style=" font-family:宋体 color:#333333" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 250px height: 250px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/4234cb64-d712-4e47-bf58-0babb988a6ea.jpg" title=" 小材子.jpg" alt=" 小材子.jpg" width=" 250" height=" 250" border=" 0" vspace=" 0" / /span /p p style=" text-align: center " strong span style=" font-family:宋体 color:#333333" 欢迎扫码添加仪器信息网材料类大V号小材子:XCZ3i666 /span /strong /p
  • “地沟油”华丽转身 成航空燃料“新宠”
    中国“地沟油”能否成为全球化生物燃油产业链上重要的一环将成为业界和公众关注的下一个焦点。   新闻回放   荷兰航空公司洲际航线首次使用“地沟油”燃料   6月19日,荷兰皇家航空公司首度启用一架以生物燃料为动力的波音777-200型客机执飞洲际航线,目的地是巴西里约热内卢。据新华社报道,该公司使用的生物燃料,正是以餐厨废油即俗称的“地沟油”为原料提炼、加工而来。   荷航曾经于去年9月开始利用以生物燃料为动力的客机执飞阿姆斯特丹至巴黎的短途航线,这些生物燃料和此次执飞洲际航线的客机的燃料一样,都是以餐厨废油为原料提炼、加工而来的。   核心关注   “地沟油”成为航空燃料“新宠”   据搭乘该航班的荷兰基础设施与环境国务秘书约普阿斯玛透露,从2013年起荷兰政府官员的公务出行将尽可能多地搭乘生物燃料航班,同时“也包括政府自己的飞机”。据了解,此前一天,加拿大航空公司在一架空客A319客机上也采用50%以“地沟油”为原料提炼的生物燃油进行了首次从加拿大多伦多到墨西哥的长途洲际商业飞行。   据悉,此次两家公司的生物燃料均采用生物燃料和标准航空煤油以各自50%的方式来实现可持续飞行。其中生物燃料是由用过的烹饪油,二手食用油,即餐厅、小吃店和其他食品加工业在生产过程中产生的大量废弃油脂。   “我们认为,为了减少飞机航行中的二氧化碳排放,实现绿色航行,使用生物燃料是有效的方法。”荷航部门总经理卡米尔厄尔林斯向媒体介绍说,“我们知道使用餐厨废油并非万全之策,所以我们还将持续关注其他生物燃料。我们确信未来市场上将会有更多的生物燃料可供选择,燃料价格也就会下降,为我们大规模使用生物燃料提供可能。”   根据欧盟相关要求,荷兰航空运输业应在2050年将二氧化碳排放量减少一半,而荷兰皇家航空公司则为自己定下了至2020年将单位里程二氧化碳排放量减少20%的目标。   中国或成为“地沟油”原料主产地   业内人士指出,随着“地沟油”变身生物燃料技术标准日臻完善和成熟,“地沟油”若想在航空业大面积使用并实现市场化,原料的供应将成为关键。中国被认为是有丰富“地沟油”原料的产地。   研究人员表示,从现有技术看,生物柴油是地沟油的很好归宿。变身后,除了可用作能源产品,如车用柴油、锅炉燃油等,还可用作高档的化工原料,如增塑剂、环氧甲酯生产原料等。那么,1吨地沟油能转化为多少生物柴油呢?根据湖南省林科院的研究显示,理论上转化1吨原料可以获得将近1吨的生物柴油产品。   2011年,负责为荷航提供生物燃油的SkyNRG公司曾专门通过代理公司到青岛一家以“地沟油”为原料生产生物柴油的民营企业考察,中国“地沟油”能否成为全球化生物燃油产业链上重要的一环将成为业界和公众关注的下一个焦点。   专家解读   “地沟油”安全性不亚于普通航空燃料   对于使用“地沟油”提炼的生物柴油,中国民航学院教授李晓津认为这种燃油在安全性上不逊于普通的航空燃料,而且还将成为民航业的发展趋势。   据专家介绍,从现在来看,使用地沟油这种生物燃油,从安全上来说是没问题的,可以保障航空飞行的正常运行,但是在这个过程中必须做许多实验工作,特别是考虑一些特殊的情况,比如天气、气温、气压,特殊情况下生物燃油能不能燃烧还得做很多实验,但是从长远来看,使用生物燃油确实可以更好的保证我们民航业的发展。   成本达普通燃料3倍但环保效益更高   目前从实际应用来看,荷兰皇家航空公司采取了50%“地沟油”燃料,50%化石燃料进行混合。而且地沟油燃料采购并不便宜,这种新型燃油的价格是普通飞机燃油的3倍之多。   价格高,为什么还要用?其实,荷兰人考虑更多的是一笔环保账。根据欧盟要求,航空公司必须减少一定比例的二氧化碳排放,而“地沟油”燃料恰恰能实现这样的要求。中国民航学院李晓津教授解释说,飞机在飞行的时候要大量消耗航空煤油,而使用生物燃油对环境保护的作用要强于航空煤油。   有资料显示,在0号柴油中,若以10%的比例添加生物柴油,在汽车行驶同样里程之后,所排放出的污染气体比不添加生物柴油时减少50%左右。此外,燃用生物柴油的车辆尾气中有毒有机物和二氧化碳、二氧化硫的排放量仅为石油柴油的十分之一,颗粒物只有石油柴油的五分之一,且生物柴油没有铅及有毒物质的排放。   我国发展生物航煤还有几道门槛   加拿大航空和荷兰航空两家的生物燃料采用的原料都是烹饪油“地沟油”。对此,不少国内的业内人士憧憬,这或为中国的“地沟油”问题提供解决渠道。然而一位长期研究生物航煤的专家表示:“我国的地沟油根本就没有回收渠道,更何况,油料本身都没有经过分类,沉淀物过多,利用成本太高,燃料来源与经济性问题依然是生物航煤大规模发展的门槛。”   新闻延伸   云南出台全国唯一“地沟油”管理指导意见   今年“五一”前夕,云南省《做好地沟油制生物柴油工作的指导意见》(以下简称《指导意见》)出台,成为全国目前唯一一个关于地沟油管理方面的指导意见。《指导意见》要求按照“区域示范、特许经营、限定行业、鼓励应用、分步推进”的指导方针,有序推进地沟油制取生物柴油的推广使用,有效解决地沟油出路问题。   4月底出台的《指导意见》共有十一条,内容涵盖了地沟油、生物柴油的监管及政策措施。其中明确规定,“地沟油只能作为生产生物柴油的原料,统一交售给生物柴油生产企业用于制取生物柴油。地沟油禁止用于生产食用油、饲料油,禁止跨省运输和流通,以彻底切断地沟油回流餐桌饮食品市场的通道。”并提出,“到2015年,争取全省地沟油制生物柴油产量、应用量达到5—10万吨,初步实现地沟油制生物柴油规模化、产业化。”
  • 复合荧光材料的量子产率分布测量
    1. 引言量子产率是评价荧光材料发光效率的重要参数,复合荧光材料通常由两种或两种以上的材料组成,依据样品的量子产率分布可以确认每种成分的发光效率,助力于样品的精细化分析。 日立荧光分布成像系统能够同时获取样品图像和光谱信息,从而实现精细化测量,此次实验测定了复合荧光材料的量子产率分布。 2. 应用数据 2.1 附件介绍荧光分布成像系统是荧光分光光度计的新附件,包含软件和硬件两部分。入射光通过附件中的积分球均匀照射到样品,通过荧光分光光度计的检测器获取荧光光谱,利用积分球下方的CMOS相机同时获取样品荧光和反射图像。图1 荧光分布成像系统安装示例利用样品的反射图像计算出吸收量,利用荧光图像计算出荧光量,从而计算得到量子产率分布图像。 图2 量子产率分布图像计算过程 2.2 实验部分 实验材料 样品:复合荧光材料 测量设备:日立F-7100,荧光分布成像系统 结果与分析使用日立F-7100测定样品的三维荧光光谱,通过荧光分布成像系统的分析软件对样品三维荧光光谱进行平行因子分析(PARAFAC),得到如图两种成分。图3 样品的三维荧光光谱 通过荧光分布成像系统中的智能光谱算法,将拍摄的样品图像分离为反射成分图像和荧光成分图像,如图所示。图4 样品的拍摄图像和反射、荧光图像在荧光分布成像系统软件中,可以将不同激发波长下样品的图像信息保存为如下缩略图,直接用于文档中。图5 不同激发波长下的样品图像(缩略图)对获得的样品荧光图像和反射图像进行分区,如下图将样品测量区域分成5x5的格子,选取不同的格子,坐标系中便显示对应的光谱。图中选取的两个位置分别对应平行因子分离出的成分1和成分2。图6 样品的荧光图像和荧光光谱图7 样品的反射图像和反射光谱基于以上样品的荧光图像和反射图像,软件自动计算出对应的量子产率分布图像,如下图,通过点击图像中不同的区域,可以获得对应的量子产率曲线。图8 量子产率分布和不同激发波长的量子产率因此使用荧光分布成像系统将样品在不同激发波长下的拍摄图像分离为反射图像和荧光图像,可以计算出影响荧光材料发光效率的量子产率分布图,样品中黄色区域的量子产率约60%,红色区域的量子产率约35%。 3. 总结 荧光分布成像系统是日立首创的全新技术,与日立超高扫描速度的荧光分光光度计联用,助力客户实现更精细化的荧光分析。拨打电话400 630 5821,获取更多信息!
  • 负极材料粒度分布对锂离子电池性能的影响
    负极材料作为锂离子电池的核心材料,对锂离子电池的能量密度、充放电性能、循环性能、生产工艺等起着至关重要的作用。负极材料的主要技术指标包括粒度、比表面积、振实密度、真密度、灰分、pH值等。其中,粒度分布作为负极材料的重要技术指标,它还影响比表面积和振实密度,从而影响锂离子电池的生产工艺和综合性能。一、粒度分布对锂离子电池性能的影响负极材料的粒度分布主要从以下几个方面影响锂离子电池的生产工艺和性能:1、粒度分布影响体积能量密度负极材料的颗粒大小应当具有合适的粒度分布,体系中的小颗粒能够填充在大颗粒的空隙中,有助于增加极片的压实密度,从而提高电池的体积能量密度。2、粒度分布影响充放电性能负极材料的颗粒越小,锂离子嵌入时所需要克服的范德华力也就越小,嵌入越容易进行,而且颗粒越小,锂离子嵌入和脱出的通道越短,越有利于快速达到充分嵌锂状态,从而具有更好的充放电性能。3、粒度分布影响循环性能实验表明,颗粒越小的石墨负极有较大的初次容量,但不可逆容量也较大;随着粒径增大,初次充放电容量降低,不可逆容量减少。同时,石墨颗粒越小,与电解液接触的比表面积越大,初次充放电过程中形成的SEI膜所消耗的电荷就越多,不可逆容量损失也就越大。因此,合理的粒度分布不仅能够提升锂离子电池的初次容量和初次效率,而且能够提升锂离子电池的循环性能。4、粒度分布影响生产工艺负极材料的粒度分布会直接影响电池的制浆和涂布工艺。在相同的体积填充份数情况下,材料的粒径越大,粒度分布越宽,浆料的黏度就越小,这有利于提高固含量,减小涂布难度。颗粒的粒径以及分布宽度对浆料黏度的影响二、负极材料对粒度的要求在负极材料相关的标准中,对材料颗粒的粒度分布提出明确的要求,具体如下:三、欧美克高性能激光粒度分析仪如何满足锂离子电池材料粒度检测要求负极材料的研发、生产及来料检验普遍采用激光粒度分析仪进行粒度检测,选择高性能的激光粒度仪是获得准确粒度分布信息的重要保证。对于一款高性能的激光粒度分析仪,往往采用合理的光学结构、高性能的光电元器件以及科学的反演模型,从而体现出良好的重复性、重现性、真实性、分辨率等测试性能。珠海欧美克仪器有限公司从1993年开始从事激光粒度分析仪的研发、生产和应用,积累了丰富的激光粒度分析仪研发、生产和应用经验。从1999年开始,欧美克激光粒度分析仪系列产品在锂离子电池研发、生产领域逐步获得行业认可。下面,从几个小案例管中窥豹,看看欧美克如何匠心智造每一款产品,又是如何站在行业应用的角度为用户提供粒度解决方案的。1、大角散射光的球面接收技术(DAS)的应用确保散射光能信息的准确获取对少量的大/小颗粒及样品各个粒径组分的准确识别,需要仪器制造商在无盲区光学设计、高精度元器件、装配工艺、算法及软件智能控制上不断优化,提高产品分辨能力。例如早先的激光粒度仪将多个光电转换元件探测通道放置在一块或两块平面上,然而傅立叶透镜的聚焦面通常呈弧形分布,平面布置的探测器很难将所有角度的散射光能信息都准确地聚焦获取。以欧美克LS-609型激光粒度分析仪为例,在散射光能探测器的设计时,将常见的失焦影响较大的多个大角探测器通道以分个独立的方式放置在与其散射角相对应的傅立叶透镜焦点位置,保证所有散射光角度的信号都是无混杂的,提高了散射光分布角度分辨能力。与此同时,各个独立的探测器有利于在探测器上布置杂散光屏蔽装置,同时也防止了散射光在不同探测器上的相互干扰,进一步降低系统的噪声,提高细微差异的分辨能力。大角散射光的球面接收技术(DAS)2、优良的测试性能准确反映出测试样品的细微差别(1)Topsizer对粉体材料的大、小颗粒具有高超的分辨能力欧美克Topsizer激光粒度分析仪测试含有少量大颗粒的石墨原材料的粒度分布图和粒度分布表如下图所示,可以看到对于体积含量在0.5%以下的极少量60-100μm的颗粒,以及体积含量在1%左右的2μm以下颗粒,均能够灵敏的检测出来其详尽的粒度分布。显示了Topsizer对粉体材料的大、小颗粒具有高超的分辨能力,对于电池产品的安全性能和容量性能有更准确的指导意义。如果对于对少量小颗粒特别关注,在软件上,甚至可以采用数量分布替代体积分布的计算方法,进一步放大小颗粒的权重,对小颗粒数量上的变化进行更易识别的测试和生产质控。但需要注意的是,对于分布较宽的样品,由于大小颗粒在尺寸上差异本身就很大,同样体积的大小颗粒的数量相差将会异常大,取样和分散测量上的少许波动会导致测试结果数量分布上较大的偏差。下图是应用欧美克Topsizer激光粒度仪对D50为0.1μm左右的超细隔膜材料氧化铝的粒度测试粒度分布图。(2)LS-609激光粒度仪具有优良的重现性下图是欧美克LS-609激光粒度仪对磷酸亚铁锂3次取样分散测试粒度分布的叠加图,及特征粒径的统计结果,显示该仪器对磷酸亚铁锂的测试拥有优良的重现性。 此外,不同使用环境还可以选配不同的进样器,分析软件还具有用户分级、权限管理、数据完整性及可追溯功能,欧美克激光粒度分析仪真正做到了性能可靠、操作简单、维护量少,是值得信赖的高性能激光粒度分析仪。参考文献【1】沈兴志,珠海欧美克仪器有限公司,高性能激光粒度分析仪在电池材料测试中的应用【2】珠海欧美克仪器有限公司,激光粒度分析仪在锂离子电池行业中的应用【3】苏玉长,刘建永,禹萍,邹启凡,中南大学材料与工程学院,粒度对石墨材料电化学性能的影响【4】旺材料锂电,锂离子电池负极材料标准最全解读【5】中国粉体网,粒度对负极材料有什么影响?
  • 全国土壤重金属分布规律研究获新进展
    北科院资源环境研究所副研究员乔鹏炜等针对不同省区重金属来源、扩散途径和土壤理化性质等开展调查分析,评估了它们对相应省区重金属空间分布的影响及规律,得出一系列结论,相关研究成果以《中国土壤重金属空间分布来源、扩散途径和受体属性的定量分析及其嵌套结构分析》为题,发表在中科院一区期刊Science of the Total Environment。 研究结论表明,采矿和选矿业是湖南、云南和辽宁土壤重金属的主要来源,这些地区有许多矿山,采矿活动频繁;工业生产和汽车尾气排放等是上海和浙江等经济发达的地区土壤重金属的主要来源;农药、化肥等归一化植被指数(NDVI)是农业相对发达的广东和安徽地区土壤重金属的主要来源。这些结果为确定国家范围内土壤污染修复和预防的修复和预防目标提供了依据。 乔鹏炜等以我国六种土壤重金属(As、Cd、Cr、Cu、Pb和Zn)为研究对象,识别了不同重金属的污染源,定量分析了扩散途径及受体性质对六种重金属空间分布的影响程度,确定各省重金属污染的来源、扩散途径和受体属性,并探讨了重金属的多尺度空间分布结构。 研究发现,土壤类型、采矿和选矿业、GDP(汽车尾气排放和工业生产)和归一化植被指数(NDVI)是六种重金属污染的主要来源,分别占Cr、Cd、Zn和As污染的92.93%、97.81%、99.30%和96.24%。其中,As的空间分布主要受扩散途径的影响,尤其是坡度的影响;Cd主要受受体性质和扩散途径的影响,尤其是土壤含水率的影响;Cr和Pb主要受受体性质的影响,尤其是土壤含水率及土壤有机碳的影响;Cu和Zn主要受土壤质地的影响。这些因素共同作用,导致我国的东—西和南—北方向均有两种嵌套尺度的空间分布结构。其中,较大尺度的空间结构对重金属的空间分布有更显著的影响,尤其是在东—西方向。 研究指出,要准确防治土壤重金属污染,不仅需要确定重金属的来源,还需要准确评估扩散途径和土壤理化性质对土壤中重金属空间分布的影响。因此,调查及监测全国范围内土壤重金属污染水平,并分析其分布结构及污染来源,对于全国土壤污染防治具有重要意义。 该项研究得到北京市自然科学基金面上项目资助。 相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.130961
  • 日立新品!荧光分布成像系统---测定万圣节贴纸
    日立新品!荧光分布成像系统---测定万圣节贴纸刚刚过去的BCEIA大会,日立发布了全球独创的荧光分布成像系统(EEM View),今天就用它来测定万圣节必不可少的南瓜贴纸。EEM View是日立全球首创在荧光分光光度计中加入CMOS相机的系统,能够同时获得样品的图像和光谱信息,突出亮点是可以获得样品图像任意区域的光谱性能。南瓜贴纸光谱信息鉴赏各式各样的南瓜贴纸中含有大量荧光粉,众所周知,这种贴纸暴露在黑暗中会发出荧光。图1所示便是这次鉴赏南瓜头贴纸的荧光分布成像系统,从图中可以清晰看到新附件的结构,CMOS相机位于积分球下方,样品安放在积分球上方,入射光经过积分球漫反射获得均匀光源,激发样品产生荧光。更多详细信息请点击:https://www.instrument.com.cn/netshow/sh102446/s913511.htm总结一般的荧光分光光度计测得的是样品区域表面平均化后的信息,只能获得一条荧光光谱,而日立荧光分布成像系统能够同时获取样品不同位置的光谱信息,有利于探究样品表面的光学性能分布。日立高新技术以‘让世界充满活力’为宗旨,致力于新技术的融合与开发,这次推出的新品荧光分布成像系统将对油墨、材料、化工、涂料以及LED等领域带来新的启发,新的探索方法。
  • 孔径分布问题:BJH报告解读
    表征材料孔径的分布对于实验测量来说具有重要的意义,BJH 是目前使用历史最长、普遍被接受的孔径分布计算模型,它基于 Kelvin 毛细管凝聚理论发展而来。BJH 法是通过简单的几何计算应用 Kelvin 方程的经典方法,它假设孔径是圆柱孔。在这种方法使用了 60 年后,随着 MCM-41 模板孔径分子筛的问世,人们突然发现 BJH 法有着极大误差,低估孔径可达 20%。因此,ISO 15901《固体材料孔径分布与孔隙率的压汞法和气体吸附法测定——第 2 部分:气体吸附法分析介孔和宏孔》对 BJH 的使用提出了明确的限定条件,采用 Barret、Joyner 和 Halenda 方法计算介孔孔径分布。由吸附等温线计算孔径分布的代数过程存在多个变化形式,但均假定:(1)孔隙是刚性的,并具有规则的形状(比如,圆柱状);(2)不存在微孔;(3)孔径分布不连续超出此方法所能测定的最大孔隙,即在最高相对压力处,所有测定的孔隙均已被充满。 下面我们来详细了解一下我们的 BJH 报告:上图是一份 BJH 吸附报告表格。表中第一个部分代表的分别是所选择的 BJH 测试方法(采用吸附或脱附支)及适用孔径范围、厚度曲线以及一些设定参数。其中 BJH 校准方法、厚度曲线在软件中提供了多种可选择的项目,可根据分析需求进行选择(如下两图所示)。表格的第一列是孔径范围。出具报告时,可选择根据测试需求,指定孔径范围进行报告,也可选择按照采集的数据点进行报告。如下图所示:表格的第二列是第一列孔径范围内的平均孔径。表格的第三列是孔体积增量。表格的第四列是累积孔体积。孔体积增量相加即得累积孔体积。如上述表格中:0.004472+0.002826≈0.007297(含四舍五入)表格的第五列和第六列分别是孔面积增量和累积孔面积。孔面积增量相加即得累积孔面积。BJH 报告的第二个内容即累积孔体积图,如下图所示。Larger代表的是一种作图方式,还可选择Smaller。在Larger这个图中,含义是:大于等于 1.78nm 的孔的累积孔体积为 0.0525。在Smaller这个图中,含义是:小于等于 238nm 的孔的累积孔体积为0.0525。BJH 报告的第三个内容,即 BJH 吸附 dV/dD 孔体积分布图和 dV/dlogD 孔体积分布图(如下两个图所示)。两个报告的含义是一样的,只是前者更能体现出小孔区域的信息,后者能更清晰的体现出大孔区域的信息。BJH 脱附的报告内容与 BJH 吸附报告内容完全一致,只是使用的计算点为等温线的脱附支而已,而 BJH 的吸附报告采用的计算点是等温线的吸附支。
  • 分布式光纤应变监测仪取得重要进展
    p style=" text-align: justify text-indent: 2em " & nbsp 由中兴通讯股份有限公司牵头的国家重点研发计划“重大科学仪器设备开发”重点专项“分布式光纤应变监测仪”项目经过近两年的努力,突破了高空间分辨率技术、超长距离测量技术和高精度布里渊信号处理等关键技术,开发出分布式光纤应变监测仪样机。近日,项目顺利通过了科技部高技术中心组织的中期检查。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 分布式光纤传感以光纤作为传感器,其测量参数包括应变和温度等,可以实现空间上的连续测量,监测点位可达百万个,测量距离可达百公里,具有传统点式传感器不可比拟的优势,是大尺度基础设施结构健康监测和大范围地质灾害监测最有效的技术手段。目前国内高性能分布式光纤传感监测仪主要依赖国外进口,国内还不能实现厘米级超高空间分辨率和百公里超长距离产品供货。该项目通过采用差分脉冲对技术和双频激光扫描技术,所开发的可工程化应用的分布式光纤应变监测仪,具有厘米级空间分辨率和百公里测量距离,已成功应用于油气管道、高速铁路、高压输电线、大型桥梁和山体滑坡监测等领域,中国公路学会组织的科技成果鉴定认为该项目整体技术达到了国际领先水平。开展分布式光纤应变监测仪的自主化研究,对于提高我国大型基础设施、大型结构装备和地质灾害的安全监测能力,提升公共安全水平,以及减小经济损失和社会影响具有重要意义。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 该项目下一步将加强仪器小型化设计,提高产品的工程使用灵活性;进一步加快工程应用示范及产业化推广等工作。& nbsp /p
  • 市场调查之国内食品检测机构分布情况
    仪器信息网讯 截止到2013年7月,根据国家质量监督检验检疫总局发布的统计数据,国内获取食品检验机构资质认定(CMAF)的检测机构总计3500-3900家(质检总局公布的数据是3503家,认监委肖亮在第五届中国第三方检测实验室发展论坛暨实验室展览会公布的数据是3827家),其中国家级获证机构410家。   图1 各省获证食品检测机构分布图   图2 食品检测机构系统系统分布百分比   2013年,全国疾控中心总计3522家,其中具有CMAF资质认证的中心数量为1625家,约占整体数量的46.14%。虽然从数据上看,具有CMAF认证的疾控中心在整个疾控体系中比例较高,但是目前的疾控中心基本是有原来的防疫站更名成立的,尤其是地市级和县级的疾控中心更是如此,并且这类拥有CMAF资质疾控中心大部分从事食源性疾病的检测,食品和农产品的质量安全检测能力薄弱。   由于大部制改革还在逐步整合,目前食品药品及技监系统均有从事食品检测的检测机构。根据国家产品质量技术监督管理总局公布的数据,技监系统和食品药品系统的获证食品检测机构总计1299家,具体省份分布请见下表:   表1 1299家技监、食品药品系统食品检测机构分布情况   民营的食品检测机构数量为116家,主要集中在上海、浙江、广东、山东等沿海城市。 表2 116家民营食品检测机构分布情况 撰稿:孙立桐
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