Phuc Ho-Van · Ocktaeck Lim · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.381

在质子交换膜燃料电池（PEMFC）中提升其在高电流密度下工作的能力，对于实现广泛采用至关重要。值得注意的是，多项研究致力于开发合适的流场图案以缓解传质受限导致的性能损失，然而目前尚无一种流场能够有效应对在此类工况下同时出现的水淹和燃料饥饿双重挑战。本研究提出了一种新颖的方法，即将受自然界启发的三周期性极小曲面（TPMS）多孔结构引入PEMFC的流场设计中。我们的数值模拟结果表明，G-细带网络（GL25-FF）是最具前景的解决方案。其周期性且非曲折的孔道结构能够有效地将气流引导至气体扩散层（GDL...

解读: 该TPMS仿生多孔流场技术对阳光电源氢能储能系统具有重要借鉴价值。其G-配体网络结构通过优化质量传输,在0.4V电压下实现1.91A/cm²电流密度,较丰田Mirai提升5%,可应用于公司燃料电池备用电源系统。该技术的双相水管理策略和低压降设计理念,可迁移至ST系列PCS的液冷散热优化,改善大功率储...

Yingying Zhao · Haibin Li · Jiwei Ren · Yinke Liu 等7人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.380

摘要 空间探索任务的持续时间和执行能力主要取决于电源的性能。近年来，X射线伏特电池因其超长寿命、极高的能量密度以及高理论效率，成为极端环境下最具前景的电源之一。因此，有必要对转换单元的结构设计和半导体材料的选择进行系统性研究，以充分揭示X射线伏特技术的潜力。本研究展示了基于⁵⁵Fe的X射线伏特电池在实现高能量转换效率及其作为空间探索替代清洁能源应用方面的可行性。通过全面研究转换单元结构参数及不同半导体本征特性对X射线伏特电池能量转换效率的影响，发现采用最优结构的GaAs基⁵⁵Fe X射线伏特电池...

解读: 该X-ray伏特电池技术展示了极端环境下的能量转换新思路,其14.14%转化效率和超长寿命特性对阳光电源储能系统具有启发意义。虽然空间探索应用场景与地面储能差异显著,但其半导体材料优化、能量转换单元结构设计方法可借鉴于ST系列PCS的功率器件研发。特别是GaAs等宽禁带半导体的应用经验,可为阳光电源...

Muhammad Akbara1 · Qi Ana1 · Yulian Ye · Lichao Wu 等11人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.378

摘要 固体氧化物燃料电池（SOFCs）能够提供高效且清洁的电力，但其高温运行瓶颈限制了广泛应用。如果能够开发出替代性电解质以降低工作温度，则SOFC的应用场景有望进一步拓展，例如应用于物联网（IoT）系统的电源。本文作为概念验证，开发了一种基于沉淀法制备的CeO₂电解质、可在400 °C下工作的SOFC，用于为物联网系统中的无线传感器供电。材料研究表明，CeO₂电解质样品形成一种涂层结构，其中非晶态碳酸盐薄层覆盖在CeO₂颗粒表面，从而促进快速的混合质子与氧离子传输。所制备的基于CeO₂电解质的...

解读: 该400°C低温固体氧化物燃料电池技术为阳光电源储能系统提供创新思路。CeO2电解质实现的快速质子-氧离子混合传输机制,可启发ST系列PCS在多能源耦合场景的控制策略优化。其0.65W/cm²功率密度及150小时稳定性,结合超级电容充电管理,与PowerTitan储能系统的能量管理单元设计理念契合。...

Kehan Zhoua1 · Gonghe Zhanga1 · Haifei Bai · Yiming Wang 等8人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377

摘要 推进与动力系统对无人机（UAV）的性能至关重要。随着以质子交换膜燃料电池（PEMFC）为动力的电推进系统快速发展，无人机推进与动力系统的技术创新不断推进。本研究开发了一套1.5 kW、采用直接进气设计的PEMFC集成推进系统（北航氢-1），并在翼展为3.6 m的无人机上进行了飞行试验验证。该推进系统可直接利用螺旋桨后方的来流空气为PEMFC阴极提供反应气体和冷却作用，同时将PEMFC产生的电能用于驱动螺旋桨。推进系统中还集成了DC-DC模块和锂离子电池组，以稳定输出电压，并在起飞、过渡和降...

解读: 该PEMFC无人机推进系统的DC-DC模块与锂电池混合架构、动态分配能源管理策略,对阳光电源EV驱动系统及储能产品具有重要借鉴价值。其1.5kW燃料电池与锂电池协同工作模式,类似我司OBC充电机和储能PCS的功率调配逻辑。直接气流进气冷却设计可启发ST系列PCS的散热优化。动态响应策略可应用于Pow...

Chin-Tsan Wang · Pushparaj Palac1 · Xin-Chang Wang · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377

摘要 微生物燃料电池（MFC）在利用废水发电方面发挥着重要作用。然而，现有的微生物有时缺乏足够的能量，难以表现出显著的电流和功率密度。为解决这一问题，我们采用SolidWorks对设计的双槽MFC系统施加电磁波效应。其中一个槽容纳废水，另一个槽含有氢化钾溶液。实验中使用了5 cm × 5 cm的碳布片和7.5 cm × 9 cm的质子交换膜（PEM）薄膜。碳布经双氧水处理，并在90°C–100°C下加热3小时；PEM薄膜则在75°C下用双氧水煮沸两小时，随后浸泡于硫酸中。我们使用直流电源通过线圈...

解读: 该电磁波增强微生物燃料电池技术对阳光电源储能系统具有创新启发价值。研究表明2mT磁场强度可使电流密度提升至0.88mA/m²,污染物降解率达98%。这为ST系列储能变流器在工业废水处理场景的应用拓展提供思路:可将电磁场调控技术集成到PowerTitan储能系统中,实现废水处理与能量回收的耦合优化。该...