储能介质Al-12Si-15Cu与金属容器的相容性研究

通过设置合理的腐蚀试验,结合金相显微镜、XRD分析仪、显微硬度计等设备,研究了储能时间以及合金元素对储能介质Al-12Si-15Cu和容器0Cr18Ni9钢相容性的作用规律。结果表明:腐蚀层由A、B两个区域组成,随着储能时间延长,腐蚀层A区域的宽度和致密度几乎保持不变,而腐蚀层B区域却逐渐疏松并剥落;腐蚀速率随储能时间的延长而降低,腐蚀层厚度随储能时间的增大而持续增加;参与腐蚀的元素有Al、Fe、Cr和Si,其中以Al元素的扩散反应为主,因Si、Cr元素存在,生成Al_(0.5)Fe_3Si_(0.5)和Al_(95)Fe_4Cr金属化合物,从而降低了腐蚀速率,Cu元素虽没有参与反应,却起到为元素的扩散提供载体的作用。

紫外可见分光光度法间接测定钒储能介质中亚硫酸根的含量

自行设计并组装了SO2的蒸馏装置。定量移取钒储能介质样品置于250mL的蒸馏瓶中,加水至溶液体积约为125mL。在200mL·min^-1的流量向瓶中通入氩气的条件下,于140℃油浴中恒温加热蒸馏20min。在通氩气及样品注入之前,先在吸收管中预置2.00g·L^-1无水乙酸铅溶液10mL,在蒸馏过程中蒸出的SO2与Pb^2+反应定量生成PbSO3沉淀。蒸馏结束时,向吸收管中加入碘饱和溶液20mL,反应3min后将吸收液完全转移至100mL棕色容量瓶中,加入盐酸200μL,加水稀释至100.0mL,在加入碘溶液并反应3min期间,PbSO3沉淀被I2氧化成PbSO4沉淀并同时定量产生I3^-。在波长287nm处测定溶液中I3^-的吸光度,据此间接测得SO2的质量浓度。在溶液中加入盐酸的作用是消除沉淀的干扰,并使溶液的吸光度稳定。工作曲线系取亚硫酸钠标准溶液按上述方法先后加入乙酸铅溶液及碘溶液,但无需经过蒸馏过程。测得SO2的质量浓度在3.0mg·L^-1以内与其相应吸光度呈线性关系。按此方法分析了2件样品(A和B),测得样品中SO2的含量分别为1.60,0.49mg·L^-1,测定值的相对标准偏差(n=10)分别为2.5%,4.2%。以其中一个样品为基体,在3个浓度水平(0.85,1.69,2.54mg·L^-1)上进行回收试验,测得回收率依次为89.4%,93.5%,102%。

钒储能介质中氯和硫酸根的离子色谱检测方法研究

介绍了离子色谱法同时检测钒储能介质中氯离子和硫酸根离子。通过氯离子和硫酸根离子在阴离子交换柱上的交换速度不同,可实现同时检测,具有简便快捷、特异性强、灵敏度高等优点,此外氯离子和硫酸根离子分别在2~20 mg/L和0.4~4 mg/L范围内具有良好的线性,并与电位滴定法、重量法进行比较,结果无显著性差异,可以满足钒储能介质中对氯离子和硫酸根离子检测的需求[1]。

NaNbO_(3)基无铅储能介质陶瓷研究进展

高性能环境友好型NaNbO_(3)(NN)基储能介质陶瓷由于其功率密度高、放电时间短,在脉冲功率电子器件方面具有广泛的应用。优异的储能性能及其温度稳定性、抗疲劳特性及工艺重复性等综合性能是NN基无铅陶瓷被广泛应用的前提。本文主要综述近几年来国内外有关NN基储能陶瓷的相结构调控、微观形貌优化、掺杂改性(A位、B位及A/B位共掺)以及相关机理研究方面的进展和动向。最后,对NN基无铅储能陶瓷在原料制备、烧结工艺、成型工艺、理论研究和器件研制方面的未来发展进行展望。

城市轨道交通地面储能技术应用综述

我国城市轨道交通路网规模的不断扩大,导致牵引能耗加重问题和再生制动能量利用问题越来越受到重视。将储能技术应用在城市轨道交通中,可以平抑牵引网压波动、吸收再生制动能量、降低牵引能耗,也为接入新能源带来了契机。该文针对地面储能系统,对城轨储能领域常用储能介质的特性进行对比分析,展示城轨领域的应用现状,并结合实际案例分析储能介质和城轨需求的适应性;针对不同类型储能变流器常用电路拓扑进行研究,对比不同拓扑的工作特性和特点,分析变流器拓扑和城轨需求的匹配性;调研城轨储能系统常用的能量管理策略,研究不同策略的特点;从储能系统设计和能量管理的再优化对城轨储能系统的研究热点和未来发展提出展望,为城轨储能系统规范化、高效化、简约化提供参考。

电容器级新型储能电介质的储电性能研究

在电容型储能脉冲功率电源中,脉冲电容器的储能密度直接影响脉冲功率电源和脉冲功率系统的小型化发展。目前,脉冲电容器的介质材料多采用双向拉伸聚丙烯薄膜(BOPP),其储能密度很难进一步提升,因此需要研究新型电容储能材料,以提高电容器的储能密度。本文以电容器用储能电介质为研究对象,对聚合物基无机纳米复合电介质(PVDF/TiO_(2))、聚合物基全有机复合电介质(PVDF/PP)和高偶极矩无定形聚合物(ArPU)3种新型储能电介质的电性能参数作了对比。此外,测试并绘制了他们的D~E曲线,并以BOPP为参考,对他们的放电效率进行了研究。测试结果表明,这3种新型储能电介质的放电效率均随频率的升高而升高。

聚酰亚胺复合储能电介质材料研究进展

具有高击穿、低损耗、高柔性、低成本等优点的介电高分子材料在薄膜电容器产业中发挥着重要作用。然而,偏低的储能密度以及较差的热稳定性限制了其在高温工作环境中的应用。本文着重介绍了以聚酰亚胺为基体的介质储能材料及提高储能特性的研究方法,包括具有高介电常数、高绝缘特性的无机填料,多功能复合填料的结构和形貌对复合薄膜性能的影响以及界面微区特性的研究,并探讨了高温介质储能复合材料界面设计的未来研究方向。

提升风电就地消纳的多介质储能系统容量优化配置

为解决"三北"地区供热期间"风热冲突"问题,在风电消纳困难的电网末端加装多介质储能系统,组成风电-电储能-热储能联合系统,利用弃风电量进行供热以促进风电就地消纳。基于分时电价机制采取低谷储能、峰平释能的运行策略动态调整热负荷功率和电网侧功率,既实现了对储热设备出力的优化调度,同时由联合系统能量平衡原则得到储能系统的实时充放电功率,实现对储能功率和容量的配置。建立基于能效、经济、环境的多目标优化模型,采用多目标非支配粒子群算法对所建模型进行求解,通过算例仿真验证了所提方法的有效性和实用可行性。

聚酰亚胺基复合材料在介质储能特性领域的研究进展

本文主要讲述了聚酰亚胺(Polyimide,PI)基纳米复合材料在介质储能性能方面的研究进展.聚酰亚胺(PI)具有热力学和化学稳定性,机械绝缘性能优异,高拉伸强度,加工方便,并且耐击穿场强较高.在与铁电压电陶瓷等无机填料复合后不仅保持了其原有的热力学和力学性能,其介电储能性能相对于纯聚酰亚胺有了很大的提升.为了更进一步提高聚酰亚胺基复合材料的应用性能,拓展其应用领域,以聚酰亚胺为基体的复合材料的开发与应用将成为学术界和工业界研究与开发的热点.

Bi(Mg_(1/3)Zn_(1/3)Nb_(1/3))O_(3)增强(K_(1/2)Na_(1/2))NbO_(3)陶瓷的介电储能性能

采用典型的陶瓷工艺制备了(1-x)(K_(1/2)Na_(1/2))NbO_(3)-xBi(Mg_(1/3)Zn1/3Nb_(1/3))O_(3)(KNN-BMZN)无铅陶瓷,系统研究了BMZN的掺杂量对KNN基陶瓷的相结构、相转变温度和电性能的影响。研究表明,所有陶瓷试样均为单一钙钛矿相,随着BMZN含量的增加,KNN陶瓷逐步从正交相向赝立方相转变,居里温度逐渐下降,并逐步转变为弛豫铁电体;当BMZN含量为12.5 mol%时,陶瓷具有较好的介电储能性能,可释放能量密度为1.63 J·cm^(-3),储能效率为81.5%,且温度稳定性好。因此,(K_(1/2)Na_(1/2))NbO_(3)-Bi(Mg_(1/3)Zn1/3Nb_(1/3))O_(3)陶瓷可以作为低电场用介电储能陶瓷的候选材料。

陶瓷储能平行平板层叠Blumlein线(英文)

采用一种具有高储能密度的玻璃陶瓷板介质作为平行平板层叠Blumlein线(SBL)的储能介质,设计了一种平行平板SBL。针对该SBL的特点,设计了一种层叠轨道间隙触发开关。在实现多通道时,模拟与实验研究结果均表明该开关的上升时间小于10ns。为验证这种设计理念,制造了一台2级平行平板SBL样机,实验结果表明,该结构适合于实现脉冲功率系统的模块化设计。

BaTiO_(3)–Bi(Mg_(0.5)Zr_(0.25)Ti_(0.25))O_(3)弛豫型铁电体陶瓷的储能特性

近年来,高功率、高能量密度的电容器成为新的研究热点,其在脉冲功率系统小型化和轻量化的发展中具有重要意义。本工作以BaTiO_(3)–Bi(Mg_(0.5)Zr_(0.25)Ti_(0.25))O_(3)固溶体为研究对象,致力于提高BaTiO_(3)基陶瓷材料的储能密度,系统探究了不同含量的Bi(Mg_(0.5)Zr_(0.25)Ti_(0.25))O_(3)对BaTiO_(3)基陶瓷材料微观结构以及介电、铁电和储能性能的影响。采用标准固相烧结法制备出致密的(1–x)BaTiO_(3)–x Bi(Mg_(0.5)Zr_(0.25)Ti_(0.25))O_(3)(x=0.03、0.06、0.1、0.3、0.4)陶瓷。通过调整预烧及烧结条件,获得了陶瓷的最佳烧结工艺。随着x的增大,(1–x)BaTiO_(3)–x Bi(Mg_(0.5)Zr_(0.25)Ti_(0.25))O_(3)陶瓷的室温晶体结构由四方相转变为立方相,同时材料从正常铁电体逐渐转变为弛豫型铁电体,介电常数峰值展宽,并在室温至500℃的温度范围内基本保持稳定。采用修正的Curie-Weiss定律和Vogel-Fulcher关系对陶瓷介电弛豫行为进行了深入分析。在极化特性方面,Bi(Mg_(0.5)Zr_(0.25)Ti_(0.25))O_(3)成分的加入能够显著降低剩余极化强度(Pr),增大介电强度,使电滞回线变细长,并使电滞回线中电场对极化的积分面积变大,从而使材料的储能密度得到提高。材料的最大储能密度大致呈先升高后降低的趋势,储能效率从75.08%提高到92.35%,并且在x=0.1时获得了最高的储能密度0.8 J/cm3(储能效率为88.97%)。

铁镓合金电磁损耗分析

铁镓合金电磁损耗分析是高频铁镓合金导波激励装置、超声换能器以及振动主动控制结构的研究基础,因此分析铁镓合金在高频(磁场频率50 k Hz～400 k Hz)情况下的电磁损耗至关重要。采用AMH-1M-S型动态磁特性测试系统测量了环形铁镓合金在不同情况下的磁滞回线:相同磁场强度下不同交变励磁磁场频率、相同交变励磁磁场频率下不同磁感应强度、相同磁感应强度下不同交变励磁磁场频率。分别分析了上述情况下环形铁镓合金振幅磁导率变化规律以及介质储能和电磁损耗的变化情况。实验结果表明,在相同磁场强度为400 A/m时,励磁磁场频率由1 k Hz～200 k Hz,振幅磁导率下降了53.68%,电磁损耗增加了283倍;在相同励磁磁场频率100 k Hz时,磁感应强度由0.01 T～0.05 T,振幅磁导率增加了33.55%,介质储能与电磁损耗分别增加了18.13倍和25.97倍;在相同磁感应强度为0.05 T时,励磁磁场频率由50 k Hz～400 k Hz,振幅磁导率减小了39.73%,电磁损耗增加了16.9倍。此项研究为高频铁镓合金换能器设计与优化提供了实验数据基础。

AgNbO_(3)基反铁电陶瓷储能性能研究进展

反铁电材料在场致诱发相变过程可释放与储存大量能量,在储能领域极具应用价值。无铅铌酸银(AgNbO_(3))反铁电陶瓷作为环境友好型储能材料深受关注。在大量已有研究的基础上,本文从结构特性和性能调控的角度出发,重点介绍了以AgNbO_(3)为代表的无铅反铁电陶瓷在介电储能领域的最新进展;从组分调控和工艺优化两个角度总结了现有的储能性能调控手段,归类了储能性能增强的起源机制,并对铌酸银反铁电体陶瓷储能性能的进一步发展进行了展望。相信本文能为未来AgNbO_(3)基反铁电材料储能性能的提高提供新的研究思路。

微晶玻璃储能应用研究进展

储能电介质材料是制作脉冲功率电容器的核心材料,在脉冲功率电源、高功率电子器件、高能量密度武器、智能电网系统等基础科研和工程技术领域均有着广阔的前景。微晶玻璃具有很高的电击穿强度,是一类重要的电介质储能材料。本文在简要介绍储能电介质材料的性能评价参数及其相关物理意义的基础上,概述了微晶玻璃储能材料的主要制备方法及其优缺点,重点阐述了微晶玻璃储能材料的主要研究体系及其相关研究进展,最后探讨了微晶玻璃储能材料的未来发展方向及应用前景。