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基于电-热特性的质子交换膜电解槽模型研究进展
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作者 闫涛 房凯 惠东 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期466-474,共9页
“电-氢”转换为能源领域低碳转型提供了一种新型、绿色、高效的解决方案,质子交换膜电解槽因具备产氢纯度高、制氢效率优、高度集成化以及与波动性电源耦合程度好等优点而备受关注,模型构建是对其机理研究、特性分析、系统运行控制模... “电-氢”转换为能源领域低碳转型提供了一种新型、绿色、高效的解决方案,质子交换膜电解槽因具备产氢纯度高、制氢效率优、高度集成化以及与波动性电源耦合程度好等优点而备受关注,模型构建是对其机理研究、特性分析、系统运行控制模拟的重要手段。基于质子交换膜电解槽电化学特性和热传输特性,对国内外已有的质子交换膜电解槽电化学模型和热传输模型建模方法进行综述,并简要分析多物理场耦合模型研究进展,对未来质子交换膜电解槽建模研究发展方向进行展望。 展开更多
关键词 制氢 电化学 热传输 质子交换膜电解槽
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质子交换膜电解槽控制策略研究 被引量:4
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作者 李建林 梁忠豪 +1 位作者 李光辉 陈来军 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第17期4787-4799,共13页
目前氢能已成为支撑新型电力系统发展的洁净能源载体,光伏电解水制氢技术是制氢的最佳方式之一。针对光伏电解水制氢系统中的关键设备质子交换膜电解槽(PEMEL),结合其非线性、时变性、强耦合、多输入多输出的设备特性和运行特性,以PEME... 目前氢能已成为支撑新型电力系统发展的洁净能源载体,光伏电解水制氢技术是制氢的最佳方式之一。针对光伏电解水制氢系统中的关键设备质子交换膜电解槽(PEMEL),结合其非线性、时变性、强耦合、多输入多输出的设备特性和运行特性,以PEMEL动态模型为研究对象,对其控制策略进行研究,包括比例积分微分(PID)控制、鲁棒控制、模型预测控制(MPC)、容错控制(FTC)策略,分析这四种控制策略的结构和优缺点,并从平稳性、精度、计算复杂度和响应速度四个维度对每类控制策略进行单独评价,为PEMEL控制技术研究及氢能领域的发展提供新的借鉴思路。 展开更多
关键词 制氢 质子交换膜电解槽 PID控制 鲁棒控制 模型预测控制 容错控制
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基于碱性电解槽和质子交换膜电解槽协同制氢的风光互补制氢系统优化 被引量:4
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作者 黄启帆 陈洁 +3 位作者 曹喜民 刘俊 张育超 包洪印 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期168-174,共7页
工程应用中碱性电解槽(AEL)和质子交换膜电解槽(PEMEL)在制氢效率和经济性上各有优劣。对此,提出AEL和PEMEL协同的复合电解槽制氢方案。利用网络层次分析法确定2类电解槽的最优容量比,将复合电解槽应用在风光互补制氢系统中,对单一AEL... 工程应用中碱性电解槽(AEL)和质子交换膜电解槽(PEMEL)在制氢效率和经济性上各有优劣。对此,提出AEL和PEMEL协同的复合电解槽制氢方案。利用网络层次分析法确定2类电解槽的最优容量比,将复合电解槽应用在风光互补制氢系统中,对单一AEL制氢、单一PEMEL制氢、复合电解槽制氢3种方案的多项指标进行对比分析。结果表明:在相同容量下,复合电解槽制氢设备成本是单一PEMEL制氢设备成本的52.26%,制氢量可达单一PEMEL制氢量的97.69%,比单一AEL制氢量多46.13%,显著优化了系统的经济性和制氢效率,验证了所提复合电解槽协同制氢方案的有效性。 展开更多
关键词 碱性电解槽 质子交换膜电解槽 网络层次分析法 制氢效率 经济性
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新能源-质子交换膜电解槽电制氢容量双层规划模型研究 被引量:7
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作者 滕越 赵骞 +3 位作者 张红 郭建华 袁铁江 王正一 《热力发电》 CAS CSCD 北大核心 2021年第11期37-46,共10页
新能源电制氢是实现"2060碳中和"的关键技术之一。然而,新能源出力具有随机性,且制氢关键设备——质子交换膜(PEM)电解槽投资成本与运行成本高,因此如何为出力功率随机的新能源电站配置兼顾新能源弃电率与制氢系统经济性的PE... 新能源电制氢是实现"2060碳中和"的关键技术之一。然而,新能源出力具有随机性,且制氢关键设备——质子交换膜(PEM)电解槽投资成本与运行成本高,因此如何为出力功率随机的新能源电站配置兼顾新能源弃电率与制氢系统经济性的PEM制氢系统具有重要意义。以风电制氢为例,首先提出随机波动输入下PEM电制氢系统全寿命周期的成本与收入模型,并以总收入、投资回收期与内部收益率为评估指标支撑系统的经济分析;基于此,针对"风电+PEM电制氢"系统,提出3种双层规划模型,上层模型分别以PEM电制氢系统全寿命周期总成本最小、总收入最大与内部收益率最大作为上层优化模型的目标函数,下层的优化目标为风电场的弃电率最小,并采用MATLAB遗传算法工具箱求解优化模型;最后,以某实际风力发电场为例,验证所提双层规划模型与风电制氢的有效性与经济可行性。 展开更多
关键词 新能源电制氢 全寿命周期经济性 质子交换膜电解槽 双层规划
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基于功率-温度自适应控制的多堆质子交换膜电解制氢系统效率优化 被引量:2
5
作者 韩鹏飞 徐潇源 +1 位作者 王晗 严正 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期2236-2248,共13页
随着可再生能源发电及电解制氢技术的发展,基于质子交换膜(PEM)技术的可再生能源制氢将成为氢能供应的主要手段之一。新能源发电具有随机性和波动性,现有多堆PEM电解制氢系统功率分配策略难以在功率波动场景下保证系统高效运行。对此,... 随着可再生能源发电及电解制氢技术的发展,基于质子交换膜(PEM)技术的可再生能源制氢将成为氢能供应的主要手段之一。新能源发电具有随机性和波动性,现有多堆PEM电解制氢系统功率分配策略难以在功率波动场景下保证系统高效运行。对此,该文首先建立了包含主要能耗环节的制氢系统整体效率模型,探究了制氢效率与电流密度、温度的特性关系。然后,根据该效率特性提出了基于功率-温度自适应控制的多堆PEM电解制氢系统效率优化策略,包含离线优化与在线控制两部分:离线优化部分根据制氢系统效率模型预先制定不同电解总功率下的电解槽功率及温度设定方案;在线控制部分根据离线优化方案、制氢功率进行电解槽功率和温度调节。最后,采用实际风电功率进行算例分析,结果表明,相比于传统的功率平均分配策略和链式分配策略,该文提出的效率优化策略将产氢量分别提高了6.4%和5.7%。 展开更多
关键词 质子交换膜电解槽 电解制氢 新能源发电 效率优化 自适应控制
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混合电解槽制氢系统选型及评估方法
6
作者 李建林 梁忠豪 +2 位作者 赵文鼎 李光辉 李明 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2653-2662,I0015,共11页
电解槽是光伏电解水制氢技术的关键设备,其性能的优劣是影响制氢技术发展的关键因素。目前已被投入工程应用的电解槽有碱性电解槽(alkaline electrolyzer,AEL)和质子交换膜电解槽(protonexchange membrane electrolyzer,PEMEL),两类电... 电解槽是光伏电解水制氢技术的关键设备,其性能的优劣是影响制氢技术发展的关键因素。目前已被投入工程应用的电解槽有碱性电解槽(alkaline electrolyzer,AEL)和质子交换膜电解槽(protonexchange membrane electrolyzer,PEMEL),两类电解槽在经济性和技术性方面各有优劣。因此,提出混合电解槽应用技术。首先,提出层次分析-熵权法综合评估方法,按照所提方法求得混合电解槽系统最优选型;其次,将混合电解槽系统应用在光储耦合制氢系统中,并搭建其仿真模型;在此基础之上,进行3类电解槽多个性能指标对比分析。结果表明,混合电解槽成本为同容量PEMEL设备成本的56%,且混合电解槽电解效率可达91.5%,验证了所提方案的适用性。 展开更多
关键词 质子交换膜电解槽 碱性电解槽 制氢 层次分析法 熵权法 评估选型
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基于混合电解槽制氢系统的功率分配技术
7
作者 李建林 赵文鼎 +2 位作者 梁忠豪 缪惠宇 袁晓冬 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2024年第13期9-18,共10页
光伏(PV)电解水制氢技术是实现PV消纳和绿电制氢的重要手段。在波动电源输入状态下,电解槽制氢系统运行稳定性及制氢经济性存在较多问题。针对这些问题,提出基于混合电解槽制氢系统的PV制氢方案,采用碱性电解槽(AEL)制氢系统与质子交换... 光伏(PV)电解水制氢技术是实现PV消纳和绿电制氢的重要手段。在波动电源输入状态下,电解槽制氢系统运行稳定性及制氢经济性存在较多问题。针对这些问题,提出基于混合电解槽制氢系统的PV制氢方案,采用碱性电解槽(AEL)制氢系统与质子交换膜电解槽(PEMEL)系统相结合的方法,提出混合电解槽制氢系统功率优化控制技术和容量配置方法,在实现不同类型电解槽组合运行、合理配置的基础上,提升制氢性能。结果表明,混合电解制氢系统与单一AEL制氢技术相比,制氢量提升了5%,波动率大幅降低,制氢成本相较于PEMEL电解水制氢系统大幅降低。采用功率优化控制技术后,同等功率运行下,制氢量提升。单一电解槽处于波动工况下,采用阵列轮换方式保证了电解槽系统安全运行。研究结果可以为实现PV消纳以及多类型电解槽安全运行模式提供参考。 展开更多
关键词 光伏发电 碱性电解槽 质子交换膜电解槽 容量配置 功率分配
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PEM电解槽制氢多相传输及转化模型综述
8
作者 张春雁 窦真兰 +2 位作者 徐桂芝 李根蒂 俎焱敏 《电池》 CAS 北大核心 2024年第4期569-573,共5页
质子交换膜(PEM)电解槽通过水解反应将电能转化为氢能。实际电解槽的水解过程是包含了热量、质量传递和电化学转化的复杂过程,构建理论模型可揭示各过程对性能的影响规律,指导电解槽的设计和优化。综述PEM电解槽电化学、物质传输和气液... 质子交换膜(PEM)电解槽通过水解反应将电能转化为氢能。实际电解槽的水解过程是包含了热量、质量传递和电化学转化的复杂过程,构建理论模型可揭示各过程对性能的影响规律,指导电解槽的设计和优化。综述PEM电解槽电化学、物质传输和气液两相等理论模型,讨论模型发展现状和当前存在气液流动和离子传递影响规律不清晰的问题,探讨后续模型构建中应着力解决计算复杂、精度不足等难点。 展开更多
关键词 质子交换(PEM)电解槽 模型 电化学 传质 两相流
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考虑电解槽动态制氢效率的氢网运行优化 被引量:9
9
作者 江岳文 杨国铭 +1 位作者 陈宇辛 黄伟捷 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第8期3014-3026,共13页
随着对减碳需求的持续关注,氢经济迅速发展。氢气管网运输能够解决氢气规模化利用的难题,氢网运行的理论研究将为其应用奠定坚实基础。为此,该文对氢网及相关设备运行展开研究。首先,为弥补现有电解制氢效率理论研究的不足,对电解槽动... 随着对减碳需求的持续关注,氢经济迅速发展。氢气管网运输能够解决氢气规模化利用的难题,氢网运行的理论研究将为其应用奠定坚实基础。为此,该文对氢网及相关设备运行展开研究。首先,为弥补现有电解制氢效率理论研究的不足,对电解槽动态制氢效率进行精细化建模,该模型同时考虑制氢功率和老化对制氢效率的影响。在此基础上,以满足氢网负荷需求、氢网络及相关设备运行约束为前提,以实现氢网一天的购电成本最小为优化目标,构建考虑电解槽制氢效率特性的氢网运行优化模型,并进一步将其转化成线性化模型以便于求解。最后,基于某工业园区20节点氢气网络,详细分析氢网潮流分布、电解槽运行策略以及储氢罐容量对氢网运行成本的影响。结果表明:考虑电解槽动态制氢效率的氢网运行策略会降低氢网实际运行成本,合理配置储氢罐容量有利于氢网效益的最大化。 展开更多
关键词 动态制氢效率 质子交换膜电解槽 氢网 运行优化 储氢罐
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流场结构对PEM电解槽性能影响模拟 被引量:1
10
作者 王华 马晓锋 +3 位作者 何勇 徐超群 朱燕群 王智化 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期78-84,共7页
为了提高质子交换膜(PEM)电解槽的性能,降低电压损耗,提升运行稳定性,在一定假设条件下,使用Comsol软件建立了全尺寸多通道的质子交换膜电解槽三维模型,并将仿真计算结果与文献中同尺寸PEM电解槽试验测试结果进行对比验证,仿真结果与文... 为了提高质子交换膜(PEM)电解槽的性能,降低电压损耗,提升运行稳定性,在一定假设条件下,使用Comsol软件建立了全尺寸多通道的质子交换膜电解槽三维模型,并将仿真计算结果与文献中同尺寸PEM电解槽试验测试结果进行对比验证,仿真结果与文献试验测试结果基本吻合。基于此电解槽模型研究了流道高度、堵块、脊宽度等对PEM电解槽性能的影响,从而优化流场结构。仿真结果显示,在研究设定的PEM电解槽尺寸下,最佳流道高度为2 mm;在流道顶部设置堵块可使扩散层内氧气质量分数下降约2.6%,膜电极平均温度下降2.2 K左右,电解槽的电解电势减少0.0235 V左右;流场脊宽度由2 mm减小至1 mm时,平均氧气质量分数下降约8.7%,膜电极平均温度下降6.21 K,电解槽电解电势下降0.04 V左右。优化后的流场结构有利于循环水带走扩散层内氧气,降低氧气气泡堵塞扩散层孔隙的可能性,减小传质阻力,增强传热过程,及时排出电解槽中多余热量,降低电解槽电解电势,提高电解槽性能和运行稳定性。 展开更多
关键词 质子交换膜电解槽 流场结构 电解电势 氧气质量分数 电极温度
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PEM电解槽流场的多物理场耦合建模与分析
11
作者 童灵华 孙雷波 +3 位作者 应芳义 姚剑琪 叶夏明 谢长君 《重庆理工大学学报(自然科学)》 北大核心 2023年第10期303-311,共9页
基于传热、传质和电化学动力学等多物理场耦合理论,建立PEMWE单电池三维模型,研究流场结构对PEMWE性能的影响。对比分析了4种流场结构电解槽内流体流速、物质分布和极化曲线的情况。研究结果表明:在相同的操作条件下,叶栅形流场PEMWE的... 基于传热、传质和电化学动力学等多物理场耦合理论,建立PEMWE单电池三维模型,研究流场结构对PEMWE性能的影响。对比分析了4种流场结构电解槽内流体流速、物质分布和极化曲线的情况。研究结果表明:在相同的操作条件下,叶栅形流场PEMWE的槽内物质流速和压力分布更加均匀,电化学反应更加充分,而传统的平行流场结构电化学性能较差;在80℃、0.1 MPa的工作条件下,叶栅形流场PEMWE的极化电压更低,当电流密度为2 A/cm^(2)时,单电池极化电压仅为1.686 V,表明采用叶栅形流场结构相较其余几种方式能更有效地提升PEMWE单电池的性能。 展开更多
关键词 质子交换电解槽 多物理场耦合 三维建模 流场
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介孔TiO_2载体对固体聚合物电解质水电解阳极催化剂性能的影响 被引量:4
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作者 陈刚 米灿根 +3 位作者 吕洪 郝传璞 黄宇 宋宇琨 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期126-133,共8页
以钛酸四丁酯为原料,采用溶剂蒸发自组装法(EISA)在不同焙烧温度下制备不同比表面积及结构的介孔TiO_2载体.利用亚当斯熔融法在介孔TiO_2载体表面负载IrO_2纳米颗粒,对IrO_2/TiO_2的结构和性能进行了表征,并在质子交换膜(PEM)单电池中对... 以钛酸四丁酯为原料,采用溶剂蒸发自组装法(EISA)在不同焙烧温度下制备不同比表面积及结构的介孔TiO_2载体.利用亚当斯熔融法在介孔TiO_2载体表面负载IrO_2纳米颗粒,对IrO_2/TiO_2的结构和性能进行了表征,并在质子交换膜(PEM)单电池中对IrO_2/TiO_2催化剂进行了电化学表征.结果表明,随着焙烧温度的升高,TiO_2载体比表面积降低,孔径增大,孔容减小,组织结构有利于向金红石相转变.TiO_2载体的存在明显改善了IrO_2颗粒的分布,IrO_2晶粒尺寸减小.在IrO_2负载量(质量分数)为40%的情况下,IrO_2颗粒易在低比表面积的载体表面形成连续的IrO_2导电催化层,载体比表面积越低其催化活性越高.在1A/cm^2的电流密度下,IrO_2,40%IrO_2/TiO_2-2和40%IrO_2/TiO_2-3催化剂的极化电势分别为2.028,2.426和2.064 V.介孔TiO_2载体的表面结构及导电性极大影响了催化剂的电化学活性. 展开更多
关键词 氢能 电解 电催化剂载体 氧化铱 质子交换膜电解槽
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光伏-PEM制氢系统建模及不同耦合方式性能对比分析
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作者 胡开永 赵培羽 王志明 《综合智慧能源》 CAS 2024年第9期37-44,共8页
光伏耦合电解槽制氢是生产氢气的主要方式,但是光伏电池输出功率会因为太阳辐照度的波动而变化,并存在间歇性发电的问题。为提高太阳能的利用率及光伏制氢系统的稳定性,建立了由光伏电池和质子交换膜(PEM)电解槽组成的间接耦合制氢系统... 光伏耦合电解槽制氢是生产氢气的主要方式,但是光伏电池输出功率会因为太阳辐照度的波动而变化,并存在间歇性发电的问题。为提高太阳能的利用率及光伏制氢系统的稳定性,建立了由光伏电池和质子交换膜(PEM)电解槽组成的间接耦合制氢系统。系统由光伏电池、PEM电解槽、最大功率点跟踪(MPPT)控制器、直流-直流(DC-DC)转换器和蓄电池组成。该系统通过蓄电池对光伏电池产生的电能进行调控,在太阳辐照度较高时储存多余电量,在光伏电池发电量不足的情况下为电解槽供电。通过仿真验证了该系统的有效性,并对比了使用不同耦合方式的光伏制氢系统的效率和产氢速率。结果表明,间接耦合系统的总效率在所用耦合系统中最高,产氢速率不随太阳辐照度的变化而改变;优化耦合系统的产氢速率最高,但是电解槽的电解效率随太阳辐照度的增大而减小;直接耦合系统由于光伏电池与电解槽尺寸不匹配的问题,导致系统总效率和产氢速率极低。 展开更多
关键词 光伏系统 质子交换膜电解槽 系统效率 储能 制氢
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全球氢能产业发展趋势浅析
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作者 叶子 《石油石化绿色低碳》 CAS 2024年第2期12-18,共7页
在全球能源转型、实现碳中和的进程中,氢能承担着不可替代的重要作用。从全球氢能供需来看,在净零情境下,到2050年全球氢能需求量将达到6.6亿吨,低碳氢将大规模取代化石能源制氢,交通领域将成为用氢的重要增长领域。在制氢技术方面,碱... 在全球能源转型、实现碳中和的进程中,氢能承担着不可替代的重要作用。从全球氢能供需来看,在净零情境下,到2050年全球氢能需求量将达到6.6亿吨,低碳氢将大规模取代化石能源制氢,交通领域将成为用氢的重要增长领域。在制氢技术方面,碱性电解槽和质子交换膜电解槽已成为目前全球主流的商业化技术,未来碱性电解槽技术将以较低成本成为市场应用更广的技术。在储运技术方面,液氢、液氨和有机液态储氢均有可能成为未来氢能国际贸易的发展方向,其中船运液氨的成本优势较大。 展开更多
关键词 氢能 碳中和 低碳氢 制氢 储氢 碱性电解槽 质子交换膜电解槽
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电解水制氢成本分析 被引量:38
15
作者 张轩 王凯 +1 位作者 樊昕晔 郑丽君 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2021年第12期7-11,共5页
氢能已成为未来能源发展的重要方向之一,被视为是实现碳达峰、碳中和的必由之路。目前氢气的主要来源以天然气和煤等化石燃料为主,生产过程仍要排放大量二氧化碳。电解水所产氢气被视为"绿氢",被认为是氢气生产的最终方向,但... 氢能已成为未来能源发展的重要方向之一,被视为是实现碳达峰、碳中和的必由之路。目前氢气的主要来源以天然气和煤等化石燃料为主,生产过程仍要排放大量二氧化碳。电解水所产氢气被视为"绿氢",被认为是氢气生产的最终方向,但目前"绿氢"成本远远高于化石燃料制氢。通过分析碱性电解槽(AWE)和质子交换膜电解槽(PEM)两种主流电解技术的制氢成本,发现氢气成本主要由设备折旧和电力成本两部分组成。由此降本措施主要是降低这两部分的成本,包括降低电价以降低电力成本,增加电解槽工作时间生产更多氢气以摊薄折旧和其他固定成本,以及通过技术进步和规模化生产降低电解槽尤其是PEM电解槽的设备成本等。 展开更多
关键词 氢气 碱性电解槽 质子交换膜电解槽 成本 电力
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多类型电解协同的风光互补制氢系统与容量优化 被引量:25
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作者 郑博 白章 +1 位作者 袁宇 胡文鑫 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第23期8486-8495,共10页
耦合电解水制氢是实现风光等可再生能源稳定和多元化利用的重要技术手段,然而风光资源的随机性与波动性将对电解制氢的动态运行产生不利影响。对此,提出基于多类型电解制氢协同运行的风光互补制氢系统,有机结合碱性电解槽(alkaline elec... 耦合电解水制氢是实现风光等可再生能源稳定和多元化利用的重要技术手段,然而风光资源的随机性与波动性将对电解制氢的动态运行产生不利影响。对此,提出基于多类型电解制氢协同运行的风光互补制氢系统,有机结合碱性电解槽(alkaline electrolyzer,AEL)和质子交换膜电解槽(proton exchange membrane electrolyzer,PEMEL)的动态运行响应特征,以实现对波动风光发电出力的灵活消纳,并结合非劣分层遗传算法(nondominated sorting genetic algorithmⅡ,NSGA-Ⅱ)优化电解制氢设备容量配置。结果表明:PEMEL具有较好的冷态启动和瞬态响应特性,增加其容量占比,将有效提高多类型电解制氢协同运行的灵活调控能力,提高制氢收益。结合案例分析,优化得到AEL与PEMEL的容量比例分别为72.5%和27.5%,对比单一AEL制氢方案,系统能量效率与内部收益率分别提升了40%和38.7%,显著改善了系统的能量转化特性和经济性。研究成果将为实现可再生能源制氢系统的高效和灵活运行提供有益参考。 展开更多
关键词 电解水制氢 碱性电解槽 质子交换膜电解槽 动态特性 协同运行 容量优化
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氢耦合区域综合能源系统集群双层博弈随机优化调度策略 被引量:2
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作者 李咸善 李晨杰 张磊 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期238-247,共10页
为促进区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)集群的高比例新能源就地消纳,实施新能源的RIES内部消纳、RIES间互补消纳及氢能转换调节消纳策略,解决RIES多购售主体电能交易模式、氢能耦合高效应用和源荷不确定性调... 为促进区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)集群的高比例新能源就地消纳,实施新能源的RIES内部消纳、RIES间互补消纳及氢能转换调节消纳策略,解决RIES多购售主体电能交易模式、氢能耦合高效应用和源荷不确定性调度风险等关键问题,提出了RIES集群的三阶段调度随机优化模型。第一阶段,基于电储能调节的RIES新能源电力波动平抑模型,提升电能质量。第二阶段,基于演化博弈的RIES间新能源互补交易调度模型,优化制定购电选择主体策略。第三阶段,采用电制氢及混氢技术,消纳互补交易后的过剩新能源,实现电能时移和电-气、电-热转移的氢能调节;考虑源荷不确定性的随机优化模型,获得兼顾经济性和鲁棒性的调度策略。通过仿真算例验证了方法的有效性。 展开更多
关键词 氢耦合区域综合能源系统 质子交换膜电解槽 点对点交易 演化博弈 条件风险价值
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具有动态调节特性的光伏制氢双阵列直接耦合系统优化策略 被引量:12
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作者 李军舟 赵晋斌 +2 位作者 曾志伟 毛玲 屈克庆 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2022年第5期1712-1720,共9页
氢能是目前国内外研究的热点与前沿,利用太阳能发电进行电解水制氢,对实现碳达峰与碳中和具有重要意义。针对光伏制氢直接耦合系统灵活性低,不能大规模应用等问题,该文提出一种双阵列系统下的动态调节优化策略。基于光伏-电解槽双阵列... 氢能是目前国内外研究的热点与前沿,利用太阳能发电进行电解水制氢,对实现碳达峰与碳中和具有重要意义。针对光伏制氢直接耦合系统灵活性低,不能大规模应用等问题,该文提出一种双阵列系统下的动态调节优化策略。基于光伏-电解槽双阵列复杂模型,深入分析电解水装置自身工作特性,并利用最小二乘法对光伏最大功率曲线进行分段线性化处理。从光伏阵列以及电解槽阵列的I-U特性曲线匹配角度揭示直接耦合系统工作点的运行机理。仿真结果验证了所提策略的有效性,分析结果表明在保障高效率消纳光伏能量的同时,增加了系统的灵活性和产氢速率,对光伏电解水制氢技术的研究和氢能产业发展提供参考。 展开更多
关键词 光伏制氢 质子交换膜电解槽阵列 最小二乘法 产氢速率
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Corrosion Resistance of Titanium Bipolar Plate Enhanced by TiN Film
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作者 Deng Zhenzhen Dai Zhengfei +6 位作者 Wu Weibo Lai Ruisi Feng Qing Jia Bo Wang Chen Lv Yuanjiang Ma Fei 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期2755-2765,共11页
To improve the corrosion resistance of titanium(Ti)bipolar plate,titanium nitride(TiN)film was prepared on the surface of commercial TA1 pure titanium by magnetron reactive sputtering and pulse laser deposition(PLD)te... To improve the corrosion resistance of titanium(Ti)bipolar plate,titanium nitride(TiN)film was prepared on the surface of commercial TA1 pure titanium by magnetron reactive sputtering and pulse laser deposition(PLD)techniques,and the film prepared under different process parameters were evaluated.Results show that dense and complete TiN film can be obtained on TA1 surface under different preparation processes,and the corrosion current density of Ti substrate significantly increases.However,the composition of the film prepared by magnetron reactive sputtering is affected by the oxygen competition reaction,and its homogeneity is inferior to that of the film prepared by PLD.The comprehensive performance of the PLD-prepared film shows excellent characteristics in the terms of low corrosion current density(0.025μA·cm^(−2)),moderate corrosion overpotential(−0.106 V),and good hydrophobicity. 展开更多
关键词 proton exchange membrane water electrolyzer bipolar plate process parameter TiN film corrosion resistance
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Engineering membrane electrode assembly for advanced polymer electrolyte water electrolyzer 被引量:1
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作者 Heming Liu Xin Kang +10 位作者 Taifeng Zhao Zhiyuan Zhang Shiyu Ge Shuqi Hu Yuting Luo Fengning Yang Shao-Hai Li Chenghua Sun Qiangmin Yu Hui-Ming Cheng Bilu Liu 《Science China Materials》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第12期3243-3272,共30页
As an important energy carrier in terms of carbon neutrality,green hydrogen produced by water electrolysis using renewable electricity has attracted worldwide attention.The polymer electrolyte water electrolyzer(PEWE)... As an important energy carrier in terms of carbon neutrality,green hydrogen produced by water electrolysis using renewable electricity has attracted worldwide attention.The polymer electrolyte water electrolyzer(PEWE)has the potential to be a mainstay in the green hydrogen market in the future because of its superior performance.However,the development of PEWE is constrained by the slow progress of the membrane electrode assembly(MEA),which is an essential component of PEWE and largely determines the cost and performance of the system.Therefore,the MEA must be optimized from the aspects of reducing cost and improving performance to promote the development of PEWEs.In this review,we first discuss the recent progress of the materials and design strategies of MEA,including the cost,activity,and stability of catalysts,distribution and thickness of ionomers,and ion transport efficiency of ion exchange membranes(IEMs).Then,the effects of all components and interlayer interfaces on the ions,electrons,and mass transfer in MEA and,consequently,the performance of PEWE are analyzed.Finally,we propose perspectives on developing MEA by optimizing the catalyst activity and stability of IEM,interface contact between adjacent components,and evaluation methods of performance. 展开更多
关键词 water electrolysis polymer electrolyte water electrolyser membrane electrolyte assembly ELECTROCATALYST
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