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電源技術研究與設計熔融碳酸鹽燃料電池電解質(zhì)研究余晴春，吳曉梅，吳益華，朱新堅，曹廣益（上海交通大學燃料電池研究所，上海204⑴酸鹽中，并遷移到陽極被H2還原成金屬Ni，造成電池短路，影響了使用壽命。為解決這一技術難點，延長MCFC的使用壽命，經(jīng)優(yōu)化計算得到了三元堿金屬碳酸鹽（0.474Li+0. 326Na+0.2K）C3提出了用ICP法測定NiO在該碳酸鹽中的溶解度，以及不同的氣體組成和壓力對NiO溶解度的影響；同時用電化學測試的方法對2在該電極體系的還原行為進行了研究。為NiO在不同的熔鹽組成和氣氛下的溶解度。
從表中可以看到，當C2的分壓較低時，NiO在不同成分熔鹽中溶解度基本相等，而當C2的分壓提高時，NiO在Li/K中的溶解度比在L/Na中高出2.5倍，而在優(yōu)化的熔鹽中的溶解度基本與在Li/Na中接近。
表1NO在不同氣氛和熔鹽組成下的溶解度當改變掃描速度B寸，峰值電位不變而峰值電流密度與掃描速度的平方根成正比，如所示。這表明O2在Au電極上的反應是一個傳質(zhì)控制過程。
交流阻抗譜圖（）也證明了這一還測定了氣體的壓力對NiO溶解度的影響。由可以看到，隨著氣體總壓的增力口，NiO的溶解度也隨著增加。這是由于NiO在該熔鹽中也遵循酸性溶解的機理，當總壓升高時，CO2的分壓也隨著升高，導致熔鹽的酸性增加，溶解更多的NiO.隨著壓力的增加，溶解氧的濃度增加，表現(xiàn)為峰值電流的增大。
NiO的溶解度隨壓力的變化曲線O2在不同熔鹽中的交流阻抗點。在譜圖中，未見半圓，說明電荷傳遞過程迅速；在低頻附近，接近45°的直線，說明傳質(zhì)過程較緩慢。且在（0.474Li+對阻抗是小的，說明O2在該溶鹽中的溶解度較高，有利于電化學反應的進行，提高MCFC的發(fā)電效率。
經(jīng)優(yōu)化計算得到的三元堿金屬碳酸鹽（0. 474Li+0.326Na+0.2K）CO3由于NiO在其中的溶解度較小而O2的溶解度較高，可作為MCFC的電解質(zhì)。
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針對該機房現(xiàn)況和改造要求，擬定幾種方案比較如下：
方案A：實現(xiàn)“雙UPS系統(tǒng)的雙總線”結構的供配電模式，其示意圖見圖3，該方式是將容量相等、組合方式相同的兩套UPS系統(tǒng)，相互線路獨立、全容量互備的供電方式直到機架：
圖3
方案B：實現(xiàn)“單UPS系統(tǒng)+AC+集中式STS的雙總線”結構的供配電模式，其示意圖見圖4；
圖4
方案C：實現(xiàn)“單UPS系統(tǒng)+AC+機架模塊化STS的雙總線”結構的供配電模式，其示意圖見圖5；
圖5
5. 三種方案的優(yōu)缺點比較（見下表4）：
內(nèi)容
方案A
方案B
方案C
系統(tǒng)
組成
1.?1250A?–ATS柜，4組；
2.?300kva 2*（2+1）UPS、830KVAh蓄電池組，4組；
3.?STS配電柜，m組；
1.?1250A?–ATS柜，4組；
2.?300kva（2+1）UPS、830KVAh蓄電池組，2組；
3.?STS配電柜，m組；
1.?1250A?–ATS柜，4組；
2.?300kva（2+1）UPS、830KVAh蓄電池組，2俎；
3.?STS模塊，237只；
優(yōu)點
1.?兩套獨立UPS系統(tǒng)，配電結構比較清晰；
2.?市電中斷時，后備時間長；
3.?系統(tǒng)的可靠性高；
1.?相比方案A投資較少；
2.?相比方案A占地面積??；
3.?相比方案A后期維護的量和費用要少；
1.?相比方案A/B，投資最少；
2.?占地面積最小；
3.?后期維護費用最少；
4.?單STS模塊單點故障時影響面最小；
5.?系統(tǒng)可維護性高；
6.?改造過程不需中斷業(yè)務；
7.?改造后單機架用電可遠程監(jiān)控；
缺點
1.?總體投資大；
2.?占地面積大；
3.?后期維護的量和費用高；
4.?STS設備形成新的單點故障點，STS數(shù)量越少邏輯位置越靠前，單點故障的影響面越大；
5.?系統(tǒng)可維護性低；
6.?改造后機架不可遠程監(jiān)控；
1.?市電中斷后，電池后備時間短；
2.?STS設備形成新的單點故障點，STS數(shù)量越少邏輯位置越靠前，單點故障的影響面越大；
3.?系統(tǒng)可靠性、可維護性低
4.?改造過程需長時間中斷業(yè)務；
5.?改造后機架不可遠程監(jiān)控；
1.?市電中斷后，電池后備時間短；
2.?STS設備可能形成新的單點故障點多；
可行性分析
改造過程需長時間中斷業(yè)務，沒有足夠可用的物理空間，在本項目中實際不可行
改造過程需長時間中斷業(yè)務，在本項目中實際不可行
改造過程僅部分設備可能有計劃地短時斷電，方案可行、可控
6. 雙電源互切間隔的技術要求：?
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1) 對于服務器等計算機類的負載設備，其電性能的指標要求并不高，但為屏蔽單點故障，其對雙電源之間的互切時間間隔有著嚴格要求，具體參數(shù)要求見下表5：?
性能指標
計算機類負載的要求
電壓穩(wěn)定精度
+15%，-20%、+20%，-35%
波形失真度
有效值峰值變化=穩(wěn)壓精度范圍
三相電壓不平衡度
<5%
頻率變化范圍
+200%/-10%??????
市電掉電時轉(zhuǎn)換時間（ms）
<10
2) IT設備輸入電壓與時間關系的參數(shù)曲線見下圖6（IEC-62040-3標準）：
?
圖6
可見切換時間有嚴格規(guī)定。電力自動轉(zhuǎn)換開關的切換時間與該開關容量、開關切換瞬間兩路電力的相位差、幅值差有著密切關系。為確保用電安全，其原則是先斷后通，其時間間隔在滿足設備運行（不斷電的）不受影響的前提下（小于圖7中IEC標準的10ms），盡可能小。?
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