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[发明专利]一种质子交换膜燃料电池气体扩散层随机重建方法-CN202310669861.8在审
发明人：邓呈维;周世豪;杜玮;周罗增;王星显;罗若尹;刘勇 -专利权人：上海空间电源研究所
申请日： 2023-06-07 - 公布日： 2023-10-13 - 主分类号： H01M4/88 文献下载
摘要：本发明提供了一种质子交换膜燃料电池气体扩散层随机重建方法及装置，包括：获取气体扩散层中各纤维层的体积参数、目标孔隙率和纤维层的总层数；获取单根碳纤维的截面参数，确定各纤维层中碳纤维的结构；按照设定的碳纤维结构构建纤维层；根据纤维层的体积参数及纤维层构建过程中碳纤维合并后的体积和，实时确定纤维层的实际孔隙率，在实际孔隙率与目标孔隙率误差满足要求时，构建完成纤维层，依次完成各纤维层构建，形成满足孔隙率要求的气体扩散层。本发明在实现碳纤维随机自动生成的同时，将纤维截面正多边形的边数设置为变量，不仅使气体扩散层模型具有真实随机孔隙分布结构，还增加了纤维变化的多样性，大大提高了建模的便捷性和灵活性。
一种质子交换燃料电池气体扩散随机重建方法

[发明专利]一种高温质子交换膜燃料电池阴极及制备方法、膜电极-CN202310697436.X在审
发明人：姬峰;邓呈维;李耕航;罗若尹;郑博文;王星显;解晶莹 -专利权人：上海空间电源研究所
申请日： 2023-06-13 - 公布日： 2023-09-08 - 主分类号： H01M4/88 文献下载
摘要：本发明公开了一种高温质子交换膜燃料电池阴极制备方法，包括制备阴极扩散层；在阴极扩散层表面涂覆阴极外催化层浆料后，加热处理后得到阴极外催化层；在阴极外催化层表面涂覆阴极内催化层浆料，加热处理后得到阴极内催化层。本发明还公开一种高温质子交换膜燃料电池阴极，其中阴极外催化层的平均孔径60～150nm，孔隙率30％～45％；阴极内催化层的平均孔径30～50nm，孔隙率25％～30％。本发明还公开一种膜电极，包括依次设置的上述阴极、质子交换膜和阳极。本发明能够有效提高高温质子交换膜燃料电池中催化剂利用率以及电池的性能、寿命。
一种高温质子交换燃料电池阴极制备方法电极

[发明专利]一种可变介质单电池、工作方法及可变介质燃料电池-CN202310649390.4在审
发明人：杜玮;邓呈维;王星显;姬峰;罗若尹;郑博文;刘勇 -专利权人：上海空间电源研究所
申请日： 2023-06-02 - 公布日： 2023-09-08 - 主分类号： H01M8/04082 文献下载
摘要：本发明提供一种可变介质燃料电池，包括若干堆叠的燃料电池单电池、氧气介质管路、空气介质管路和介质切换机构；燃料电池单电池以平行流道流场板作为阴极单板；平行流道流场板中包含n组平行流道，n＞2，每组平行流道中的流道数量≥1；氧气介质管路将n组平行流道串联；空气介质管路将n组平行流道中的若干组平行流道串并联；介质切换机构控制氧气供给和空气供给状态的切换。本发明还提供一种可变介质单电池的工作方法，当需要供给氧气时，介质切换机构控制氧气介质管路打开，空气介质管路关闭；当需要供给空气时，介质切换机构控制氧气介质管路关闭，空气介质管路打开。本发明能够实现燃料电池跨空间连续发电，具有高效的跨介质水管理能力。
一种可变介质电池工作方法燃料电池

[发明专利]一种三元嵌段共聚聚苯并咪唑、高温质子交换膜及其制备方法-CN202310179941.5在审
发明人：邓呈维;姬峰;郑博文;杜玮;王星显;罗若尹;刘勇 -专利权人：上海空间电源研究所
申请日： 2023-03-01 - 公布日： 2023-08-18 - 主分类号： C08G73/18 文献下载
摘要：本发明提供了一种三元嵌段共聚聚苯并咪唑、高温质子交换膜及其制备方法，使用端基为羧基的OPBI预聚物、端基为羧基的F6‑PBI预聚物与端基为二氨基的m‑PBI预聚物进行聚合反应，制得三元嵌段共聚聚苯并咪唑。将三元嵌段共聚聚苯并咪唑粉末溶解于极性非质子有机溶剂中，制得共聚物溶液，在平板上成膜，待溶剂蒸发后得到三元嵌段共聚物薄膜；将三元嵌段共聚物干膜浸渍于磷酸中，得到三元嵌段共聚湿膜即三元嵌段共聚聚苯并咪唑高温质子交换膜。该三元嵌段共聚聚苯并咪唑高温质子交换膜，相较于传统PBI膜材料，具有更优秀的质子传导能力、抗氧化性和成膜性，在高温质子交换膜燃料电池领域中具有良好的应用前景。
一种三元嵌段共聚聚苯并咪唑高温质子交换及其制备方法

[发明专利]一种燃料电池介质串并联电堆结构-CN202310307255.1在审
发明人：杜玮;邓呈维;王星显;姬峰;罗若尹;刘静;刘勇 -专利权人：上海空间电源研究所
申请日： 2023-03-27 - 公布日： 2023-07-18 - 主分类号： H01M8/2465 文献下载
摘要：本发明涉及一种燃料电池介质串并联电堆结构，所述电堆结构按照前端板、前绝缘板、前集流板、第一组电芯、第一个假电池组、第二组电芯、第二个假电池组、……、第m+1组电芯、后集流板、后绝缘板、后端板的顺序叠片形成；每个假电池组中均设置有隔档部，假电池组的隔档部位置按照气体流动方向交错设置，用于阻挡并改变氧化剂的气体流动方向，并将反应生成的水以及氧化剂中携带的水汇聚后排出。m+1组电芯的单电池数量沿气体入口到出口的方向依次递减。本发明将传统并联供气的方式依据气体消耗规律形成梯度分组串联供气，提高了气体分配均匀性和流动速度，提高了电堆排水能力，降低了燃料电池计量比需求，降低了辅助功耗。
一种燃料电池介质串并联结构

[发明专利]一种燃料电池梯度孔分布双催化层阴极及其制备方法-CN202310180041.2在审
发明人：姬峰;邓呈维;罗若尹;王星显;杜玮;杨丞;解晶莹 -专利权人：上海空间电源研究所
申请日： 2023-03-01 - 公布日： 2023-07-04 - 主分类号： H01M4/86 文献下载
摘要：本发明公开了一种燃料电池梯度孔分布双催化层阴极的制备方法，包括制备扩散层；在扩散层表面涂覆外催化层浆料，得到外催化层；外催化层浆料包括贵金属载铂基催化剂、离聚物和造孔剂，外催化层的孔隙率为40％～50％，平均孔尺度为0.5～5μm；在外催化层表面涂覆内催化层浆料，得到内催化层；内催化层浆料包括贵金属载铂基催化剂、离聚物和造孔剂；内催化层的孔隙率为20％～30％，平均孔尺度为0.05～1μm。本发明还公开了一种上述方法得到的燃料电池梯度孔分布双催化层阴极。本发明能够有效构建电化学反应三相界面，提高贵金属催化剂利用率，实现低铂高效气体扩散电极的可控制备。
一种燃料电池梯度分布催化阴极及其制备方法

[发明专利]一种中高温电解甲醇制氢反应器-CN202211716948.8在审
发明人：姬峰;邓呈维;杨丞;罗若尹;郑博文;王星显;刘勇 -专利权人：上海空间电源研究所
申请日： 2022-12-29 - 公布日： 2023-06-13 - 主分类号： C25B1/02 文献下载
摘要：一种中高温电解甲醇制氢反应器，包括端板、阳极极板、阳极气体扩散层、中高温膜电极、阴极气体扩散层、阴极极板；所述中高温膜电极主要由中高温酸性电解质膜、双催化层阳极、阴极；所述双催化层阳极包括外催化层、内催化层；所述中高温电解甲醇制氢反应器的工作温度在160℃‑250℃，工作时，通入阳极侧的甲醇水溶液依次通过阳极极板、阳极气体扩散层到达双催化层阳极，施加一定电位后，甲醇在外催化层、内催化层中发生电化学氧化反应生成二氧化碳、质子以及电子，质子通过中高温酸性电解质膜到达阴极与电子结合生成氢气。
一种高温电解甲醇反应器

[发明专利]一种串联流道集中排水电堆结构-CN202211706606.8在审
发明人： 王星显;罗若尹;邓呈维;刘静;杜玮;姬峰;刘勇 -专利权人：上海空间电源研究所
申请日： 2022-12-29 - 公布日： 2023-06-02 - 主分类号： H01M8/04291 文献下载
摘要：本发明提供了一种串联流道集中排水电堆结构，包括电堆堆芯及堆芯一侧的分气板、特殊分气板、排水膜、排水板和隔板。电堆堆芯由燃料电池单体堆叠而成，堆芯部分包含多处阴极气体入口，各阴极气体入口为串联关系。分气板与电堆堆芯相连，各单体阴极气体汇聚后在分气板对应的流道处转向，重新进入下一堆芯阴极气体入口。特殊分气板具备分气板的功能，且背面贴合排水膜后与排水板压紧，反应生成的水分被气流带到特殊排气板背面，并在毛细作用和阴极气体压力作用下透过排水膜，于排水板另一面汇聚，通过在隔板上设置排水口，将生成水排出，该电堆结构解决了生成水不能被及时带出燃料电池及生成水收集引入气液分离器带来的可靠性、集成度降低的问题。
一种串联集中水电结构

[发明专利]一种一体式再生甲酸燃料电池-CN202211731472.5在审
发明人：姬峰;邓呈维;罗若尹;刘静;郑博文;杜玮;王星显;解晶莹 -专利权人：上海空间电源研究所
申请日： 2022-12-30 - 公布日： 2023-05-30 - 主分类号： H01M8/18 文献下载
摘要：一种一体式再生甲酸燃料电池，包括端板、燃料侧极板、燃料侧气体扩散层、双功能膜电极、氧化剂侧气体扩散层、氧化剂侧极板；所述双功能膜电极包括质子交换膜、燃料侧电极、氧化剂侧电极。燃料侧电极内可发生甲酸电化学氧化放电以及二氧化碳电还原制甲酸两个反应，氧化侧电极内可发生氧还原以及氧析出反应。本发明通过构筑双功能膜电极，将甲酸燃料电池与酸性体系下的二氧化碳电还原制甲酸集成到一起，设计开发出一体式再生甲酸燃料电池有利于简化系统结构，提高系统的比功率、能量密度以及安全性。
一种体式再生甲酸燃料电池

[发明专利]一种一体式碱性再生甲醇燃料电池-CN202211739634.X在审
发明人：姬峰;邓呈维;郑博文;杜玮;杨慧;罗若尹;王星显;解晶莹 -专利权人：上海空间电源研究所
申请日： 2022-12-30 - 公布日： 2023-04-07 - 主分类号： H01M4/90 文献下载
摘要：本申请涉及甲醇燃料电池及二氧化碳电还原领域，具体公开了一种一体式碱性再生甲醇燃料电池，包括端板、燃料侧极板、燃料侧气体扩散层、双功能膜电极、氧化剂侧气体扩散层、氧化剂侧极板；所述双功能膜电极主要由碱性电解质膜、燃料侧电极、氧化剂侧电极组成。再生甲醇燃料电池能够同时兼具有甲醇燃料电池放电以及二氧化碳电还原两种工作模式。
一种体式碱性再生甲醇燃料电池

[发明专利]一种模块化串并联燃料电池堆组-CN202110919186.0有效
发明人：杜玮;邓呈维;姬峰;王星显;罗若尹;王涛 -专利权人：上海空间电源研究所;航天氢能（上海）科技有限公司
申请日： 2021-08-11 - 公布日： 2023-02-28 - 主分类号： H01M8/249 文献下载
摘要：本发明涉及一种模块化串并联燃料电池堆组，属于燃料电池技术领域；包括n个燃料电池堆单元和导气芯；其中，导气芯为轴向竖直放置的筒状结构；燃料电池堆单元为中心带有通孔的盘状结构；n个燃料电池堆单元同轴竖直堆叠，并套装在导气芯的外壁；导气芯内部设置有环状通气道，通气道与各燃料电池堆单元内壁连通；本发明可达到大活性面积电堆同样的反应区域面积，可灵活扩展燃料电池堆组的功率等级，可避免传统燃料电池堆由于单体故障而导致的停机，提高了燃料电池堆组工作的可靠性。
一种模块化串并联燃料电池

[发明专利]一种变截面串连平行流道流场板、双极板及燃料电池电堆-CN202211295656.1在审
发明人：杜玮;邓呈维;王星显;潘宇;姬峰;罗若尹;郑博文;解晶莹 -专利权人：上海空间电源研究所
申请日： 2022-10-21 - 公布日： 2023-02-24 - 主分类号： H01M8/0202 文献下载
摘要：本发明提供了一种变截面串连平行流道流场板、双极板及燃料电池电堆，流场板的流道区域为相互平行的流道脊和流道槽组成的平行流场，平行流场开口两端分别设有多个相邻的公共通道，公共通道的面积依次递减，公共通道之间由密封结构分隔，平行流场开口两端的公共通道对称分布，平行流场开口两端面积相同的公共通道之间形成一组平行流道组，流场板上与平行流场流道脊和流道槽平行的两边缘设有其他介质的进口公共通道和出口公共通道。本发明中流场板中介质流通截面积渐缩，使整个流场区域气体流速或化学计量比不随介质反应消耗而降低，起到增强液态水排出效率、降低表观化学计量比的效果。
一种截面串连平行流道流场板极板燃料电池

[发明专利]一种带外部散热翅片的双极板、阴极开放式燃料电池电堆-CN202211351358.X在审
发明人：罗若尹;邓呈维;姬峰;王星显;潘宇;杜玮;解晶莹 -专利权人：上海空间电源研究所
申请日： 2022-10-31 - 公布日： 2023-01-24 - 主分类号： H01M8/04014 文献下载
摘要：本发明提供了一种带外部散热翅片的双极板、阴极开放式燃料电池电堆，所述双极板包括流场板和散热翅片板，所述散热翅片板设置在流场板上端、下端或者上下两端，释放流场板传递的热量；燃料电池电堆包括上述双极板和膜电极重复堆叠而成的电堆堆芯以及由外至内依次对称安装在电堆堆芯两侧的端板、绝缘板和集流板；双极板中流场板的阴极流道与外部环境直接连通。本发明相比无外部散热翅片板的燃料电池电堆拥有更多的散热途径和更大的散热面积，在相同的散热量下减小散热所需的空气流速，减少寄生能耗，在相同的寄生功率下满足电堆在更高的电流密度下运行时的散热需求，提高电堆的输出功率。
一种外部散热极板阴极开放式燃料电池

[发明专利]一体式高温甲醇燃料电池电堆及其热管理系统-CN202211351461.4在审
发明人：邓呈维;罗若尹;姬峰;杨丞;杜玮;王星显;刘勇 -专利权人：上海空间电源研究所
申请日： 2022-10-31 - 公布日： 2023-01-24 - 主分类号： H01M8/2465 文献下载
摘要：本发明提供了一体式高温甲醇燃料电池电堆及其热管理系统，包括端板、阳极板、膜电极和阴极板，所述阳极板、膜电极和阴极板重复堆叠形成电堆堆芯，所述端板与紧固件配合，控制甲醇燃料电池电堆各组件之间的接触压力；阴极板采用单面流道，一面加工阴极流道，作为阴极反应和冷却功能使用，另一面不加工流道；阳极板采用双面流道，正对膜电极的面加工阳极流道，正对阴极板的面加工甲醇水蒸气重整流道并在流道内部涂覆重整反应催化剂。本发明将甲醇水蒸汽重整器与燃料电池电堆集成到一起，一方面使系统结构更加紧凑，提高了系统的比功率；另一方面利用燃料电池产热给甲醇水溶液蒸发以及甲醇水蒸汽重整提供热量，提高了系统的能量利用效率。
体式高温甲醇燃料电池及其管理系统

[发明专利]一种柔性密封下多片周向排布的气压能量转换器-CN202010015645.8有效
发明人：包钢;王星显;王英廷;曹以驰;江菡;宫郅良 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2020-01-07 - 公布日： 2022-11-29 - 主分类号： H02N2/18 文献下载
摘要：一种柔性密封下多片周向排布的气压能量转换器，属于能量收集技术领域。连接件的上下圆形凹槽内均装有压电基座，每个压电基座的环形凸台外端均粘接有密封薄膜，每个密封薄膜外表面均粘接有多个压电片基板，多个压电片基板外表面粘接有多个压电片，位于上方的多个压电片基板外表面和位于下方的多个压电片基板外表面均设置有密封座，每个密封座外端均设置有密封盖，且密封盖设置在端盖内，端盖与连接件通过多个螺栓可拆卸固定连接，开设在压电基座上的泄压通孔一与开设在连接件上的泄压通孔二同轴相通设置，端盖上的螺钉孔内拧入螺钉，螺钉作用于密封盖上。本发明可直接将气体压力能转化为电能，产生的电能可存储于蓄电池以延长蓄电池的使用寿命。
一种柔性密封下多片周排布气压能量转换器

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