2020年, 第8卷, 第2期　
刊出日期：2020-04-30

  

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  质子交换膜燃料电池冷启动时阴极催化层内多场耦合的介孔尺度模型

  廖梓豪, 魏琳, 索振邦, 石伟玉, 蒋方明

  新能源进展. 2020, 8(2): 81-90. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2020.02.001

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  为详细解析质子交换膜燃料电池（PEMFC）零下温度启动过程,建立了电池冷启动时多场耦合过程的介孔尺度数值模型。几何模型基于随机网格法（SGM）重建的催化层介孔结构,数学模型描述了物质传输、电荷传输、电化学反应和汽-冰相变过程。数值分析了电池冷启动过程中催化层内冰的生成和演化,重点探讨了冰的生成及形貌对电池性能的影响,推导出电化学活性反应面积与结冰量的关系式。
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  低温等离子体对甲烷/氧反扩散火焰影响的实验研究

  周思引, 田园, 聂万胜, 郑体凯, 石天一

  新能源进展. 2020, 8(2): 91-99. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2020.02.002

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  为探究低温等离子体对甲烷/氧反扩散火焰的影响,通过对同轴式喷注器环缝甲烷射流施加介质阻挡放电产生甲烷等离子体,综合采用多种测量手段实验研究了多种工况下该低温等离子体特性及火焰关键参数的变化。结果显示,放电击穿电压随混合比增大而减小,电流脉冲数量和幅值则随混合比增大而先增加后减小;甲烷等离子体呈灰白色,低电压下提高气体流量则放电有所减弱;受等离子体气动效应作用,放电后甲烷射流角有所增大,且电压越高射流角越大,增幅则逐渐减小,过高激励强度下射流发生失稳;等离子体通过改变燃料和氧化剂的掺混而影响甲烷/氧反扩散火焰的形态,使得火焰中心高度总体有所下降,特征长度缩短,释热强度则有所增加,其中小流量、低混合比条件下作用效果更明显;喷注器功率则随混合比上升而先增大后减小。
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  真空玻璃与单层玻璃盖板PV/T集热器性能的对比研究

  许茹茹, 李照萌, 徐礼颉, 季杰

  新能源进展. 2020, 8(2): 100-108. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2020.02.003

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  提出一种真空玻璃盖板平板式PV/T集热器,建立了真空玻璃和单层玻璃盖板PV/T集热器的传热模型,并分别搭建了两种PV/T热水系统的实验平台进行模型的实验验证。预测结果与实验测量结果的均方根偏差（RMSD）在0.71% ~ 11.17%之间。利用数学模型模拟了真空玻璃与单层玻璃盖板PV/T集热器在合肥冬季的热、电性能,并比较了两者性能的差异。模拟结果表明真空玻璃盖板PV/T集热器的顶部热损失平均为22 W,而单层玻璃盖板PV/T集热器热损失平均为107 W。使用真空玻璃盖板能显著减少PV/T集热器的顶部热损失。真空玻璃盖板PV/T集热器相对单层玻璃盖板PV/T集热器的全天热效率提高了5.68%,二者分别为41.76%和36.08%,全天电效率分别为11.76%和12.79%,相差1.03%。
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  稻壳粉燃烧过程中颗粒尺寸和形态的演变

  杨淑贞, 蒋吕啸, 盛昌栋

  新能源进展. 2020, 8(2): 109-114. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2020.02.004

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  以颗粒尺寸为250 ~ 300 μm的稻壳粉为研究对象,通过高温沉降炉中的热解和燃烧实验结合颗粒样品的扫描电子显微镜图像分析方法,研究了稻壳粉燃烧过程中颗粒尺寸和形态的变化及热解、燃烧条件的影响。结果表明,热解时颗粒宽度等尺寸参数均缩小,温度的影响较小;焦燃烧时颗粒尺寸因破碎明显减小,温度、气氛等燃烧条件通过影响破碎进而影响尺寸变化。对于形态参数,热解和燃烧后横纵比的变化及实验条件对其变化的影响与尺寸参数相似;热解和燃烧后圆形度几乎无变化;圆度在热解后变化也较小,而燃烧后明显减小;实验条件对圆形度、圆度的变化几乎无影响。
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  电热型管壳式相变蓄热器的设计与性能实验

  姚远, 龚宇烈, 陆振能, 刘雨兵, 曲勇

  新能源进展. 2020, 8(2): 115-122. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2020.02.005

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  相变蓄热技术近年来在电力削峰填谷的应用中发挥了重要作用,成为供热领域的新热点。本文设计了以PTC电加热棒为发热源,水为载热介质,纳米共晶水合盐为相变蓄热材料的管壳式相变蓄热器。实验研究了蓄放热过程中装置内部水和相变材料的温度分布情况以及特定温度范围的蓄放热性能及变化规律。结果表明,以圆管正三角阵列 + 折流板为特征的管壳式换热器结构可以使蓄热器内部温度分布更加均匀;以某测温点水温75 ~ 98℃变化区间为蓄放热周期,蓄热周期的实际蓄热量为779 796 kJ,有效蓄热系数达到0.91,平均蓄热功率为94.13 kW;在放热周期,放热功率从74.2 kW随水温的下降而逐渐减小至51.8 kW,当水温降至相变温度以下时,放热功率趋于稳定。
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  汽车空调制冷剂直冷动力电池热管理系统的PID控制研究

  林必超, 岑继文, 蒋方明

  新能源进展. 2020, 8(2): 123-130. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2020.02.006

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  电池热管理对电动汽车的安全和寿命至关重要。本文采用铝翅片铜管作为基础结构,设计一种结构紧凑、轻量型的18650型锂离子电池模组,采用基于PID原理的算法作为电动汽车空调系统电子膨胀阀的控制方案,实验研究R134a制冷剂直接气液两相流冷却电池模组的换热性能。结果表明：所提出的电池热管理系统能够快速响应温度的变化,并降低电池模组的温度。此外,当控制方案为动态温度PID算法时,电池模组以1 C倍率放电过程中电池之间的最大温差小于4℃,并且电池模组的最高温度低于36℃。
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  一种分散在多孔碳上的碳包覆硅负极的制备及应用

  胡倩倩, 长世勇, 张灵志, 曹树彬, 董海勇, 高振宇, 洪晔

  新能源进展. 2020, 8(2): 131-135. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2020.02.007

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  硅负极具有高比容量的显著优势,其理论比容量（4 200 mA∙h/g）达到传统石墨负极的10倍以上,被认为是锂离子电池最有潜力的负极之一。然而,硅负极存在导电性较差、充放电过程中体积膨胀巨大等诸多问题,导致其循环性能较差,限制了大规模实际应用。本文提供了一种高性能硅负极的制备方法及应用,通过将硅负极分散在多级孔碳中,连同黏结剂聚丙烯腈涂覆在集流体上,再对极片进行热处理实现聚丙烯腈碳包覆,有效提高电极的整体导电性并能为巨大的体积变化提供空间,从而提升硅负极的大倍率性能和循环稳定性。
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  海上储能技术发展动态与前景

  高捷, 赵斌, 杨超, 杨恒瑞, 韩晓刚

  新能源进展. 2020, 8(2): 136-142. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2020.02.008

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  海洋拥有巨大的能源资源潜力,而储能技术是新能源革命的关键,推动海上储能技术发展势在必行。本文首先阐述了海上储能技术的出现与发展,以风电、锂电、多能互补技术在海上储能的实际应用为例,介绍了储能技术从陆地到海洋的技术转移模式。其次列举了能够利用海水特点、适应海洋环境的储能技术与形式。海水运动虽复杂多变却蕴含丰富的能量,纳米发电机能够对海水运动能量进行有效收集。最后从长期、短期、应用场景三方面展望了海上储能技术的发展前景,总结指出海上储能技术在清洁开发利用海洋能源中的重要性以及推进海上储能技术发展在新能源革命时代的必要性。
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  锂硫电池电解质研究进展

  刘凡, 曹树彬, 欧先国, 胡倩倩, 李昌明

  新能源进展. 2020, 8(2): 143-150. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2020.02.009

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  环境和能源是人类社会发展的两大核心问题,开发具有更高性能的新型二次电池体系是目前解决能源存储和实现环保交通出行的重要研究方向。锂硫电池比传统锂离子电池具有更高的理论比能量,而且活性物质硫储量丰富、价格低廉、容易获取,对环境友好,应用前景广阔。而电解液是锂硫电池重要的组成部分,开发新型功能性电解质对于抑制锂硫电池的穿梭效应以及电池安全性有着重要的意义。本文从电解质盐、溶剂、添加剂以及固体电解质几个方向对锂硫电解液进行了综述,并对锂硫电解液未来的发展方向进行了前瞻性的探讨。
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  建筑集成微电网储能配置与控制方法研究进展

  李玉宏, 林莉, 许大有, 陈维铅, 甘生萍

  新能源进展. 2020, 8(2): 151-156. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2020.02.010

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  与建筑集成的微电网,能最大程度消纳分布式发电源能量,同时解决分布式发电源直接接入配电网所带来的功率波动性及电能质量问题。本文基于分布式电源类型、储能类型和用户经济,阐述建筑微电网在储能配置与控制方法的研究进展。展望建筑集成微电网的未来重点研究方向。
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  天然染料敏化太阳能电池性能模拟研究

  程友良, 杨卫平, 李卫华, 邹俊雄

  新能源进展. 2020, 8(2): 157-164. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2020.02.011

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  基于电子传输的扩散理论建立了染料敏化太阳能电池（DSSC）的连续性方程,并在扩散方程的基础上,将单一天然染料及混合天然染料的吸收光谱参数引入连续性方程中,对模拟得到的天然染料的伏安特性曲线进行分析与评价,得到了高效率的天然染料及最优天然染料组合。本研究对天然染料敏化太阳能电池的应用与技术发展具有一定的指导意义。