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5 kW重整甲醇高温质子交换膜燃料电池系统设计与性能
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作者 张劲 郭志斌 +2 位作者 罗来明 卢善富 相艳 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期1697-1704,共8页
相对于纯氢,液态甲醇具有储运方便、来源广泛以及体积能量密度高等优点,并可通过现场重整制氢与高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)联合发电,有望解决低温PEMFC用氢难的挑战。优选具有完全自主知识产权的高性能HT-PEMFC电堆与甲醇重整器(... 相对于纯氢,液态甲醇具有储运方便、来源广泛以及体积能量密度高等优点,并可通过现场重整制氢与高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)联合发电,有望解决低温PEMFC用氢难的挑战。优选具有完全自主知识产权的高性能HT-PEMFC电堆与甲醇重整器(MSR),其中HT-PEMFC电堆在160℃、氢/空和低化学计量比下的输出功率可达5.46 kW@80 A,而甲醇重整器输出气量达5 m^(3)(标准状况)/h,氢气浓度高达74.8%,CO浓度仅为1%,满足HT-PEMFC运行需求。将MSR与HT-PEMFC进行耦合,采用高、低温热子系统并联的方式构建了高性能的MSR/HT-PEMFC系统,其输出功率与电堆在纯氢条件下的输出功率相同,而甲醇水溶液(体积比6/4)单耗最低仅为0.81 kg/(kW·h),表明该系统甲醇水溶液单耗低、输出性能高,具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 燃料电池 重整甲醇燃料电池 甲醇重整 系统 集成
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基于甲醇重整的燃料电池与有机朗肯循环耦合热电联产系统性能分析
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作者 张钟 安吉振 +2 位作者 潘佩媛 陈衡 徐钢 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期1068-1076,共9页
为了解决氢能储运困难问题,实现甲醇燃料的高效和清洁利用,提出一种基于甲醇重整的燃料电池与有机朗肯循环耦合热电联产系统。在所提出系统中,甲醇与水在中低温条件下发生重整反应生成富氢合成气。在燃料电池中,合成气的化学能转化为电... 为了解决氢能储运困难问题,实现甲醇燃料的高效和清洁利用,提出一种基于甲醇重整的燃料电池与有机朗肯循环耦合热电联产系统。在所提出系统中,甲醇与水在中低温条件下发生重整反应生成富氢合成气。在燃料电池中,合成气的化学能转化为电能,燃料电池的高温废气不仅用于加热空气也可作为有机朗肯循环的热源,实现了能量的梯级利用。在系统稳定运行的条件下,对新系统进行能量分析、㶲分析和经济性分析。结果表明:系统输出电力为147.372 kW,系统总效率为51.29%,系统㶲效率为40.56%;新系统的动态回收周期为4.97 a;在15年的运营周期内,净现值为127.94万元。 展开更多
关键词 甲醇重整 燃料电池 有机朗肯循环 性能分析
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燃料电池甲醇重整制氢研究进展 被引量:12
3
作者 张菊香 史鹏飞 +1 位作者 张新荣 刘春涛 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2004年第5期359-361,共3页
阐述了燃料电池中甲醇重整制氢的现实意义,对甲醇重整催化剂和重整器的研制与开发进行了综述。评述了甲醇分解、甲醇水蒸气重整和甲醇氧化重整催化剂的研究情况。根据燃料电池上甲醇重整器的技术要求,介绍了用于甲醇重整制氢的管式、板... 阐述了燃料电池中甲醇重整制氢的现实意义,对甲醇重整催化剂和重整器的研制与开发进行了综述。评述了甲醇分解、甲醇水蒸气重整和甲醇氧化重整催化剂的研究情况。根据燃料电池上甲醇重整器的技术要求,介绍了用于甲醇重整制氢的管式、板式和微反应器。开发高效催化剂和研制低温快速启动、自供热的小型甲醇重整器是实现甲醇重整制氢用于燃料电池的研究方向。 展开更多
关键词 燃料电池 甲醇重整 制氢 催化剂 重整
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甲醇水蒸气、氧气重整制氢研究进展——质子交换膜燃料电池氢源的开发 被引量:10
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作者 亓爱笃 王树东 +1 位作者 付桂芝 吴迪镛 《石油与天然气化工》 CAS CSCD 北大核心 1999年第2期82-85,共4页
根据质子交换膜燃料电池氢源的技术要求,本文对甲醇水蒸气、氧气重整制氢现状进行了综述,对产品气的分离与净化提出了可行的路线,为氢氧质子交换膜燃料电池最终实现装车提供了保障,为能源的有效利用和环境的有效保护提供了新思路。
关键词 燃料电池 氢源 甲醇 重整 制氢
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净化甲醇重整气用于PEMFC的研究进展
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作者 田心瑶 孟海军 +1 位作者 邵志刚 孙海 《电源技术》 CAS 北大核心 2024年第6期985-990,共6页
质子交换膜燃料电池(PEMFC)使用氢气作为燃料,但氢气的存储和运输仍然面临诸多挑战。选择液态储氢燃料甲醇进行在线制氢是解决氢源问题的有效途径之一。其中,甲醇水蒸汽重整制氢具有反应温度适中、高产氢、吸放热容易平衡等特点,得到广... 质子交换膜燃料电池(PEMFC)使用氢气作为燃料,但氢气的存储和运输仍然面临诸多挑战。选择液态储氢燃料甲醇进行在线制氢是解决氢源问题的有效途径之一。其中,甲醇水蒸汽重整制氢具有反应温度适中、高产氢、吸放热容易平衡等特点,得到广泛关注。从不同的应用场景出发,概述了甲醇水蒸汽重整制氢用于PEMFC电动车高纯氢气净化示范装置、燃料电池通信基站、高速公路智慧能源站等研究进展,总结了不同重整气净化工艺及其应用现状,并展望了未来的研究方向。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 甲醇重整 氢气杂质净化 操作条件 能量效率
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燃料电池中甲醇制氢重整器的研制进展 被引量:6
6
作者 张菊香 史鹏飞 +1 位作者 张新荣 刘春涛 《天然气化工—C1化学与化工》 CAS CSCD 北大核心 2004年第1期65-69,共5页
阐述了燃料电池上甲醇重整制氢的现实意义,综述了甲醇重整器的工艺流程和组成单元。典型的燃料电池甲醇重整器一般由原料供应单元、甲醇重整单元、热量循环单元和重整气净化单元组成,重点介绍了各个组成单元的开发研制情况,并对甲醇重... 阐述了燃料电池上甲醇重整制氢的现实意义,综述了甲醇重整器的工艺流程和组成单元。典型的燃料电池甲醇重整器一般由原料供应单元、甲醇重整单元、热量循环单元和重整气净化单元组成,重点介绍了各个组成单元的开发研制情况,并对甲醇重整器的整体研究现状进行了评述和展望。 展开更多
关键词 甲醇 制氢 重整 燃料电池
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燃料电池电动车车载甲醇重整器 被引量:4
7
作者 陶跃武 万钢 马建新 《汽车技术》 北大核心 2003年第10期10-13,共4页
对目前世界几大汽车公司研制开发的燃料电池电动汽车车载甲醇重整器加以介绍,着重讨论了重整器的设计与重整催化剂的布置。指出,甲醇重整器的效果良好,但重整器出口富氢重整气中CO的含量仍然很高,而较高浓度的CO会使燃料电池电极中毒。... 对目前世界几大汽车公司研制开发的燃料电池电动汽车车载甲醇重整器加以介绍,着重讨论了重整器的设计与重整催化剂的布置。指出,甲醇重整器的效果良好,但重整器出口富氢重整气中CO的含量仍然很高,而较高浓度的CO会使燃料电池电极中毒。因此,从重整器中产生出来的重整气在进入燃料电池以前要进行净化。 展开更多
关键词 燃料电池 电动汽车 燃料 车载甲醇重整 重整催化剂 设计
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燃料电池电动车用甲醇重整催化剂研究进展 被引量:4
8
作者 李永峰 董新法 林维明 《天然气化工—C1化学与化工》 CAS CSCD 北大核心 2002年第4期45-49,共5页
对甲醇重整制氢过程使用的传统催化剂 (即镍系催化剂、钯系催化剂和铜系催化剂 )和新型催化剂 (即一步转化类催化剂 )的研究与发展现状进行了评述 。
关键词 燃料电池电动车 甲醇 铜系催化剂 氢气 制备 催化重整
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甲醇重整制氢燃料电池发电研究进展 被引量:11
9
作者 李林 刘彤宇 +2 位作者 李爽 史翊翔 蔡宁生 《发电技术》 2022年第1期44-53,共10页
质子交换膜燃料电池具有效率高、无污染、燃料适应性好等优点,其与可靠制氢相结合形成的绿色能源网络是实现碳中和的有效途径,有望推进以氢燃料电池为电、热动力来源的新能源汽车、无人机、船舶等产业的技术研发与升级。然而,安全稳定... 质子交换膜燃料电池具有效率高、无污染、燃料适应性好等优点,其与可靠制氢相结合形成的绿色能源网络是实现碳中和的有效途径,有望推进以氢燃料电池为电、热动力来源的新能源汽车、无人机、船舶等产业的技术研发与升级。然而,安全稳定的氢气供给技术是限制基于移动场景下的燃料电池发电应用发展的主要瓶颈,采用甲醇原位重整制氢有望在燃料电池移动氢源问题上实现突破。为此,从甲醇重整制氢研究进展、甲醇重整制氢反应器研究进展以及甲醇重整燃料电池发电应用等方面进行了综述,以期为促进甲醇重整燃料电池在新能源领域的商业化发展与应用提供一定的参考和指导。 展开更多
关键词 碳中和 甲醇重整制氢 燃料电池发电 催化剂 反应器
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便携式装置中双凸台取电微管式固体氧化物燃料电池数值模拟及实验验证
10
作者 陈智聪 马跃 +9 位作者 杨华政 王陈鹏 刘颖隆 叶豪 刘佳伟 许晓茹 刘英丽 陈皆成 杜志伟 梁波 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期3523-3533,共11页
本工作利用甲醇水蒸气重整制氢和管式固体氧化物燃料电池的各自优势,设计了一种甲醇水蒸气重整制氢(MSR)耦合微管式固体氧化物燃料电池(μT-SOFC)便携式制氢发电装置。使用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件建立双凸台取电的μT-SOFC... 本工作利用甲醇水蒸气重整制氢和管式固体氧化物燃料电池的各自优势,设计了一种甲醇水蒸气重整制氢(MSR)耦合微管式固体氧化物燃料电池(μT-SOFC)便携式制氢发电装置。使用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件建立双凸台取电的μT-SOFC数学模型并验证模型(误差率小于5%)。仿真结果表明双凸台取电方式可高效地收集电流,不同电压下电池整体具有较小的温度差。MSR催化剂和阳极支撑型μT-SOFC分别使用浸渍法和挤出成型-浸浆工艺制备。借助场发射扫描电子显微镜和能谱分析技术表征MSR催化剂和μT-SOFC材料特性。借助气相色谱仪分析MSR产物气体成分,分析得到氢气体积分数接近70%。便携式装置使用步进电机控制甲醇水溶液进液流量,可获得不同的MSR气体产物体积流量,平均最高可达1163 mL/min。应用于装置中的μT-SOFC开路电压为0.96 V,最大输出功率密度为190 mW/cm~2。电池在模拟实际使用4小时后,其电化学性能基本没有发生衰减。同时对此工况下的电池进行仿真,仿真结果表明,电池性能主要受MSR转化效率的限制,改变空气进气方向可提高电池输出功率。目前关于微管式燃料电池及其设备的应用研究甚少,本工作对μT-SOFC在便携式装置中的应用具有指导作用。 展开更多
关键词 甲醇水蒸气重整制氢 微管式固体氧化物燃料电池 数值模拟 制氢发电装置
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甲醇重整气为燃料的质子交换膜燃料电池 被引量:10
11
作者 洪学伦 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期1564-1567,共4页
In this work, methanol reforming and methanol reformate gas coupled with a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC)were investigated.The results of the methanol reforming system showed that the system worked stably.... In this work, methanol reforming and methanol reformate gas coupled with a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC)were investigated.The results of the methanol reforming system showed that the system worked stably.The H2 concentration at the outlet was 43%~45%, CO concentration was 0—6×10-6, and the system pressure was 0.22—0.25 MPa(gage).The H2 utility of a single PEMFC was 83%, and the H2 emission concentration of the fuel cell was lower than 12%.The PEMFC power was strongly influenced by the purity of H2, particularly in the presence of CO.The PEMFC performance showed a reduction trend in the order of pure H2, reformate gas and mixture gases.A small amount of CH3OH or (CH3)2O had no apparent effect on the performance of the single fuel cell. 展开更多
关键词 甲醇重整制氢 质子交换膜燃料电池 联合试验
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燃料电池上甲醇水蒸气重整制氢研究进展 被引量:1
12
作者 张新荣 史鹏飞 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2002年第B07期243-246,共4页
介绍了燃料电池电动车的研究与发展 ,评述了在燃料电池上甲醇水蒸气重整制氢的现实意义。重点讨论了甲醇水蒸气重整制氢催化剂体系 :铜系催化剂和贵金属系催化剂。详细介绍了铜系催化剂的开发研究现状 ,铜系催化剂的活性组分 ,以及制备... 介绍了燃料电池电动车的研究与发展 ,评述了在燃料电池上甲醇水蒸气重整制氢的现实意义。重点讨论了甲醇水蒸气重整制氢催化剂体系 :铜系催化剂和贵金属系催化剂。详细介绍了铜系催化剂的开发研究现状 ,铜系催化剂的活性组分 ,以及制备工艺、活化条件、反应状况和催化剂的物理结构等因素对铜系催化剂性能的影响。阐述了贵金属催化剂的研究现状以及甲醇水蒸气重整制氢新型催化剂的开发。评述了甲醇水蒸气重整制氢的反应机理和反应动力学的研究现状。 展开更多
关键词 燃料电池 甲醇水蒸气重整 制氢 催化剂
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甲醇重整制氢在燃料电池中的应用 被引量:6
13
作者 任素贞 刁红敏 宋志玉 《太阳能》 2008年第2期30-33,共4页
分别分析了甲醇重整制氢中的蒸气重整、氧化重整和自热重整技术的特点,介绍了近年来甲醇重整制氢在燃料电池中的应用现状及存在的主要问题。
关键词 甲醇 重整制氢 燃料电池氢源
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燃料电池电动车车载甲醇重整器研究进展 被引量:5
14
作者 潘相敏 马建新 +1 位作者 周伟 邬敏忠 《能源技术》 2004年第1期22-26,共5页
介绍了甲醇重整制氢的三种路径及其在燃料电池电动车上的应用,综述了国内外车载甲醇重整器的研究进展。
关键词 甲醇重整 燃料电池电动车 车载制氢 组合重整
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车载甲醇重整制氢燃料电池系统建模与供氢管理 被引量:1
15
作者 周苏 谢正春 +3 位作者 孙延 金杰 张寅之 裴冯来 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期1596-1605,共10页
针对车载甲醇重整制氢燃料电池汽车在实际运行过程中氢气需求问题,设计了面向控制的供氢策略。首先基于Matlab/Simulink平台,搭建了甲醇重整制氢燃料电池系统和整车仿真模型。结合实际工况中整车对燃料电池提出的动态功率需求,以甲醇消... 针对车载甲醇重整制氢燃料电池汽车在实际运行过程中氢气需求问题,设计了面向控制的供氢策略。首先基于Matlab/Simulink平台,搭建了甲醇重整制氢燃料电池系统和整车仿真模型。结合实际工况中整车对燃料电池提出的动态功率需求,以甲醇消耗最低为目标,提出一种基于时间序列指数预测算法提前预知燃料电池耗氢速率进而实时调整重整系统的甲醇供应量的策略。C-WTVC工况仿真结果表明,该策略可使综合等效醇耗降低1.47%。此外,考虑到工况频繁变化会降低甲醇重整效率,进一步设计了一种基于规则的供氢管理策略,维持甲醇重整器运行在高效率区,CWTVC工况下综合等效醇耗降低3.82%。 展开更多
关键词 甲醇重整燃料电池汽车 自热重整 控制系统 供氢管理
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电解重整式甲醇燃料电池系统 被引量:2
16
作者 李庆 叶强 杨晓光 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期1373-1379,共7页
为解决直接甲醇燃料电池中甲醇氧化活性低及甲醇穿透问题,提出一种新型的电解重整式甲醇燃料电池系统。在系统中,高温电解重整器重整甲醇为常温燃料电池供氢,燃料电池的部分电能供给电解重整器使用。通过对系统的物料流、焓流、有效能... 为解决直接甲醇燃料电池中甲醇氧化活性低及甲醇穿透问题,提出一种新型的电解重整式甲醇燃料电池系统。在系统中,高温电解重整器重整甲醇为常温燃料电池供氢,燃料电池的部分电能供给电解重整器使用。通过对系统的物料流、焓流、有效能流的分析,确定了系统中的不可逆因素。结果表明:电解重整器电压是影响系统效率的重要参数;升高重整器温度可以显著降低其电压,但必须采用合理的压力、甲醇溶液浓度以抑制甲醇溶液的蒸发,降低热量损失。与传统的直接甲醇燃料电池系统以及高温甲醇热重整联合质子交换膜燃料电池系统相比,该系统性能较高、结构紧凑。 展开更多
关键词 甲醇重整 电解 制氢 燃料电池
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便携式甲醇蒸汽重整制氢耦合固体氧化物燃料电池实验装置设计 被引量:2
17
作者 马跃 林蔚然 +9 位作者 姚越 王陈鹏 杨华政 蔡思 郭劲 赵小波 陶涛 姚英邦 鲁圣国 梁波 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2022年第4期173-177,共5页
该文提出一种用于本科教学实验的甲醇蒸汽重整制氢(MSR)和微管式固体氧化物燃料电池(MTSOFC)教学演示仪。阳极支撑型MTSOFC和MSR催化剂分别使用挤出成型-浸浆工艺和液相合成法制备。结合扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)表征MTSOF... 该文提出一种用于本科教学实验的甲醇蒸汽重整制氢(MSR)和微管式固体氧化物燃料电池(MTSOFC)教学演示仪。阳极支撑型MTSOFC和MSR催化剂分别使用挤出成型-浸浆工艺和液相合成法制备。结合扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)表征MTSOFC和MSR催化剂材料特性,并使用色谱、电子负载分析本教学演示仪器的功能特性。纳米铜修饰的氧化锌MSR催化剂,在防止碳沉积的同时,其氢气选择率>40%。便携式教学演示仪使用的MTSOFC以甲醇重整合成气为原料,在720℃操作时,最大输出功率密度(MPD)为0.53 W·cm^(–2)。本仪器还配制了额外的扩展接线柱,学生可根据其他应用场景,展示燃料电池的功率特性。 展开更多
关键词 甲醇蒸汽重整制氢 微管式燃料电池 本科教学实验
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燃料电池电动车车载甲醇重整器 被引量:1
18
作者 王文宝 董新法 《广东化工》 CAS 2004年第2期46-48,共3页
概述了甲醇重整制氢的基本原理,归纳重整器设计所应遵循的技术要求,对目前国内外各种甲醇重整器 的结构形式进行了分析,以期为我国燃料电池电动车车载甲醇重整器的研究提供参考。
关键词 甲醇 重整 燃料电池 电动车 氢气
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重整甲醇高温聚合物电解质膜燃料电池研究进展与展望 被引量:5
19
作者 严文锐 张劲 +2 位作者 王海宁 卢善富 相艳 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期2980-2992,共13页
甲醇作为一种安全便捷的液态储氢燃料,具有高含氢量以及高体积能量密度,可经重整为富氢气后与燃料电池系统集成为重整甲醇高温聚合物电解质膜燃料电池,从而高效地将甲醇和氧气的化学能转变为电能。本文针对重整甲醇高温聚合物电解质膜... 甲醇作为一种安全便捷的液态储氢燃料,具有高含氢量以及高体积能量密度,可经重整为富氢气后与燃料电池系统集成为重整甲醇高温聚合物电解质膜燃料电池,从而高效地将甲醇和氧气的化学能转变为电能。本文针对重整甲醇高温聚合物电解质膜燃料电池的不同类型(外置重整型和内置重整型),分别对其系统集成的实现与发展进行了总结,并介绍了其现阶段在军用和民用方面的应用情况,同时指出了技术研究与应用存在的瓶颈,并对未来的研究方向进行了展望。未来提升重整甲醇高温聚合物电解质膜燃料电池性能的努力在于开发低温工作的高效甲醇重整催化剂,以及高温稳定运行的聚合物电解质膜和非贵金属材料等燃料电池关键材料。 展开更多
关键词 燃料电池 重整甲醇燃料电池 外置重整 内置重整 集成
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面向便携式燃料电池的微型甲醇重整反应器研究进展 被引量:3
20
作者 穆昕 《中国沼气》 北大核心 2017年第4期58-60,共3页
沼气是通过发酵方式循环利用的生物质能,具有能源、生态、环保、经济和社会的多重功能。基于沼气的甲烷可生产甲醇,甲醇再进一步化学转换制氢是沼气高质化利用重要途径之一。文章综述了近几年来面向便携式燃料电池的微型甲醇重整反应器... 沼气是通过发酵方式循环利用的生物质能,具有能源、生态、环保、经济和社会的多重功能。基于沼气的甲烷可生产甲醇,甲醇再进一步化学转换制氢是沼气高质化利用重要途径之一。文章综述了近几年来面向便携式燃料电池的微型甲醇重整反应器的研究进展,列举了国内外研究机构的微型制氢反应器现状,讨论了反应器的设计、制造及性能。 展开更多
关键词 甲醇重整 微型反应器 燃料电池
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