海水电解制氢大尺寸、高稳定阴极技术研究获进展
通过海上可再生能源进行电解海水制氢被科学家认定为未来获取“绿氢”能源的重要途径之一。然而，海上可再生能源（如风能、光伏、潮汐能等）具有波动性强、环境苛刻等特点，加之海水体系含有大量的Cl-以及其他细菌微生物等，需进一步提升电极材料。
中国科学院宁波材料技术与工程研究所氢能实验室针对发展海水电解制氢工业电流密度工况对阴极的高要求，开发了实用、成本低廉、可规模化放大的阴极，在工业电流密度下可以长时间、稳定地进行海水电解制氢。该研究提出了易重复、可放大、易批量生产的浸泡-电沉积法，用于合成尺寸达到10*10 cm2的Cu2S@NiS@Ni/NiMo阴极。复合阴极在碱性模拟海水和碱性海水中，电流密度达到1000 mA cm-2仅需要190mV和250mV的过电位。同时，超疏气的纳米阵列结构加速了气体产物的脱离，确保大电流工况下活性位点的稳定性。同时，在模拟新能源供电的波动测试中，电极在1500小时的运行中依然可以保持稳定。
该团队为解决海水电解制氢过程中面向工业规模化放大的高性能阴极合成提供了新的合成方法。研究对所合成阴极的性能和成本的评估显示，该电极具备在工业规模下可持续制氢的潜力。相关研究成果以Scalable Fabrication of Cu2S@NiS@Ni/NiMo Hybrid Cathode for High-Performance Seawater Electrolysis为题，发表在《先进功能材料》（Advanced Functional Materials，DOI：10.1002/adfm.202302263）上。
该研究由宁波材料所华东理工大学合作完成。DFT计算得到南京大学先进微结构协同创新中心高性能计算中心支持。研究工作得到国家重点研发计划、宁波市“甬江引才工程”科技创新/创新团队、浙江省研发计划先导项目、宁波市“科技创新2025”重大专项计划项目、国家自然科学基金、宁波市自然科学基金、浙江省自然科学基金、上海市科学技术委员会、上海市新星计划、中央高校基本科研业务费专项基金等的支持。
大尺寸、高稳定阴极结构、活性示意图
来源：中国科学院宁波材料技术与工程研究所
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数字电源LLC优化空载小载输出纹波的一种方法
输出纹波要求如下：
负载小于1A时纹波噪声最大200mv，负载大于1A时纹波噪声最大500mv。
优化前空载测试纹波波形如下： 负值纹波局部放大图：
整体图：
很明显，纹波不符合要求。
原因分析：
造成纹波大的原因有以下几种：
1、输出采样电压比例66.83V对应采样电压满量程3V，对应采样电压码值4095，也就是说每个码值对应的实际输出电压是16.32mv，按采样误差10个码值计算也有163mv，很难精确控制纹波在200mv以内。
2、程序中断频率为80k，每12.5us控制一次发波。LLC在输出38V时的开环功率曲线实际测试如下图所示，按照设置的最高频率400k发波，每12.5us发5个周期足以让输出电压上升超过纹波噪声要求。
解决办法：
针对原因2进行优化，当输出需要较小能量时，每个中断频率只发两个周期波形。空载波形有所优化，输出纹波减小到130mv，但带载到6A附近时，即将从打嗝模式切换到连续模式时，程序要不连续一个中断周期不发波，要不连续两个中断周期不发波，造成带载6A纹波400mv，如下图所示，空载纹波130mv，带载6A时纹波400mv，高低温时大概率不符合要求。
查找相关解决办法时，看到一篇论文《Digital Control and Light Load Efficiency Enhancement of LLC Resonant Converters》，文中提出Burst Mode优化输出纹波和小载效率。相关部分如下图所示：
采用论文中所述方法，当负载降到某个特定值以下时，程序将启动突发模式，在该模式下，当需要较小能量时，以较高的频率，较小的占空比来发波。流程图：
控制发波部分根据环路的输出频率和最大频率、打嗝频率之间的关系决定三种模式的发波，即程序中的defFlagBurp_Poweron，defFlagBurp_Poweronoff和defFlagBurp_Poweroff。最大频率，打嗝频率以及最小占空比要由实际输出电压的大小和硬件的特性动态决定。
例如打嗝频率设置为400k（根据实际情况确定），最大频率设置为450k（根据实际情况确定）。当环路输出频率小于400k时，发波模式为defFlagBurp_Poweron，正常发波，占空比为50%；当环路输出频率在400k～450k之间时，发波模式为defFlagBurp_Poweronoff，占空比调整为输出频率的25%（根据实际情况确定）；当环路输出频率大于450k时，发波模式为defFlagBurp_Poweroff，关闭发波。
控制程序部分代码如下：
实际测试空载纹波降低到90mv左右，即将进入连续模式带载6A时输出纹波降到190mv，符合要求。
