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1、碩士學(xué)位論文基于NaBH4水解的微型氫氣發(fā)生器制氫及應(yīng)用技術(shù)研究HYDROGENPRODUCTIONANDAPPLICATIONTECHNOLOGYOFMICROHYDROGENGENERATORBASEDONNaBH4HYDROLYSIS徐逸文哈爾濱工業(yè)大學(xué)2018年6月國(guó)內(nèi)圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：TM911.4學(xué)校代碼：10213國(guó)際圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：620.9密級(jí)：公開(kāi)工程碩士學(xué)位論文基于NaBH4水解的微型氫氣發(fā)生器制氫及應(yīng)用技術(shù)研究碩士研究生：徐逸文導(dǎo)師：張雪林申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：工程碩士學(xué)科、專(zhuān)業(yè)：集成電路工程所在單位：微電子科學(xué)與技術(shù)系答辯日期：2018年6月授予學(xué)位
2、單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:TM911.4U.D.C:620.9DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringHYDROGENPRODUCTIONANDAPPLICATIONTECHNOLOGYOFMICROHYDROGENGENERATORBASEDONNaBH4HYDROLYSISCandidate:XuYiwenSupervisor:Prof.ZhangXuelinAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:Integrate
3、dCircuitEngineeringAffiliation：Dept.ofMicroelectronicsScienceandTechnologyDateofDefense:June,2018Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文摘要人類(lèi)社會(huì)的高速發(fā)展，使得全世界對(duì)能源的需求量不斷增長(zhǎng)，人類(lèi)所使用的一次能源從化石燃料等不可再生能源向太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源轉(zhuǎn)化已是大勢(shì)所趨。然而，這些可再生能源通常缺少轉(zhuǎn)化、儲(chǔ)存和恢復(fù)的途徑，而作為二次能源的氫能，恰恰為
4、一次能源、化學(xué)能和電能之間的轉(zhuǎn)化和存儲(chǔ)提供了高效的途徑。隨著近年對(duì)氫能的研究，氫能的存儲(chǔ)和迅速釋放也成為了一個(gè)明星課題。作為化學(xué)儲(chǔ)氫的一種方式，硼氫化鈉(NaBH4)以其高氫儲(chǔ)量、氫氣釋放便捷和相對(duì)穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，受到了廣泛關(guān)注。本文以NaBH4水解為理論基礎(chǔ)，制備了NaBH4水解所需催化劑，設(shè)計(jì)了氫氣發(fā)生及凈化系統(tǒng)并對(duì)其制氫的效率與純度進(jìn)行了考察，最終將其應(yīng)用于集成的燃料電池系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了50-80W級(jí)燃料電池應(yīng)用性設(shè)計(jì)。本文首先從NaBH4水解原理出發(fā)，制備了用于NaBH4堿性溶液水解的催化劑，催化劑通過(guò)浸漬還原的方法制備，以非晶態(tài)Co-B-P為有效催化
5、成分，以泡沫鎳為搭載基體。本文還對(duì)不同負(fù)載量的Co-B-P/泡沫鎳催化劑的反應(yīng)催化效率進(jìn)行了初步測(cè)試，在對(duì)15wt%NaBH4溶液催化時(shí)，負(fù)載率43%的催化劑最高催化速度可達(dá)每平方厘米240ml/min（反應(yīng)溫度75℃）。此后，本文對(duì)氫氣發(fā)生和凈化系統(tǒng)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能考察。結(jié)構(gòu)上，氫氣發(fā)生器為內(nèi)外腔可氣液分離式結(jié)構(gòu)，凈化裝置為回流管-散熱片-回流管-吸收劑四級(jí)結(jié)構(gòu)。性能上，氫氣發(fā)生器可裝載上述負(fù)載率43%的催化劑66cm2，對(duì)流速不超過(guò)6ml/min的15wt%NaBH4溶液催化轉(zhuǎn)化率在85%以上，持續(xù)供氫速率1800ml/min，且反復(fù)使用40次負(fù)載率
6、仍在35%以上；凈化裝置的散熱裝置可以對(duì)超過(guò)90%的含堿蒸氣冷凝，并依靠氫氣壓力周期性回流，吸收劑消耗量最高5g/小時(shí)，氫氣中堿性雜質(zhì)完全去除，純凈氫氣可以供燃料電池系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間使用。最后，本文對(duì)小型化燃料電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)于控制進(jìn)行設(shè)計(jì)，并將上述氫氣發(fā)生器應(yīng)用其中，進(jìn)行了綜合性能測(cè)試。燃料電池最適工作壓強(qiáng)為50-70kPa，長(zhǎng)時(shí)間按工作溫度不超過(guò)50℃。燃料電池系統(tǒng)凈重2.2kg，最高輸出功率為82W，對(duì)應(yīng)輸出電壓12V，能量密度最高可達(dá)353Wh/kg，并在9小時(shí)的連續(xù)工作中性能無(wú)明顯衰退，完成了50W以上的燃料電池系統(tǒng)集成，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：微型燃料電
7、池系統(tǒng)；氫氣發(fā)生器；NaBH4水解；Co-B-P催化劑-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文AbstractWiththerapiddevelopmentofhumansociety,theworld’sdemandforenergycontinuestogrow.Theprimaryenergyusedbyhumanshasshiftedfromnon-renewableenergysuchasfossilfuelstorenewableenergysuchassolarenergyandwindpower.However,theserenewableene
8、rgysourcesusuallylacktheme
