管式固体氧化物燃料电池的数值模拟

通过耦合速度场、温度场、电势场和组分浓度场，建立了以纯氢气为燃料的管式固体氧化物燃料电池（SOFC）数学模型，并对西门子．西屋公司阴极支撑型（AES）管式SOFC进行了轴向二维模拟。模拟结果表明，组分浓度和电流密度的分布与SOFC的运行工况密切相关。在所模拟的电压范围内，欧姆极化起主要作用，提高固体氧化物燃料电池的平均工作温度、改善多孔电极的微观结构、使用纯氧代替空气作为氧化剂可改善电池性能。图8参10     

平板式固体氧化物燃料电池的初步研究

研制出平板式Ni-YSZ|YSZ|LSM单体电池 ,电池以H2 为燃料 ,O2 为氧化剂气体。设计组装了电池性能测试系统 ,在 4 0 0～ 10 0 0℃的温度范围内 ,测试了电池开路电压与温度变化的关系 ,分析了变化的原因 ;考察了单体电池的电流电压特性和电流功率特性 ,计算了电池的效率     

平板状固体氧化物燃料电池的数值模拟

利用流体力学计算软件FLUENT建立平板状固体氧化物燃料电池（SOFC）三维数值模型，研究在不同操作条件和支撑形式下，活化极化、欧姆极化、浓度极化对SOFC性能的影响。在多孔电极中的气体流动符合达西定律的前提下，为满足不同的多孔电极设计，综合考虑了摩尔扩散和Knudsen扩散。另外还考虑了电池电化学反应热对欧姆极化的影响。分析结果表明，阴极和阳极支撑固体氧化物燃料电池具有较低的操作温度和较好的输出特性。     

管式固体氧化物燃料电池与微型燃气轮机复合系统模拟分析

利用Aspen Plus化工流程模拟软件,针对加压管式固体氧化物燃料电池与微型燃机复合系统的几种结构形式,建立了在加压条件下管式固体氧化物燃料电池与微型燃气轮机复合的系统模型,开展了复合系统的性能研究,并给出了对比结果.分析表明:通过复合系统的结构优化可以获得高达72%的发电效率,显示出复合系统在分布式发电系统中拥有诱人前景.     

固体氧化物燃料电池与燃汽轮机混合系统技术现状

固体氧化物燃料电池具有高能量密度、适用多种不同燃料、结构简单等优点,与燃气轮机结合后能达到近80%的能量利用效率,具有良好的市场前景.本文介绍了固体氧化物燃料电池与燃汽轮机混合系统的结构,应用现状,给出了未来发展的一些方向,并提出了固体氧化物燃料电池与燃气轮机混合系统发展需要解决的一些问题.     

固体氧化物燃料电池简介

1技术特征与传统的火力发电技术不同,燃料电池是通过电化学反应方式将燃料中的化学能直接转化为电能的发电装置。由于不经过高温燃烧,是化学能转变为热能的过程,不受卡诺循环效率的制约,所以燃料电池的能量转化效率非常高。单位发电量所需燃料     

固体氧化物燃料电池与燃气轮机联合发电系统模拟研究

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种高效低污染的新型能源。建立了以天然气为燃料的固体氧化物燃料电池和燃气轮机(GT)联合发电系统的计算模型,并对具体系统进行计算。结果表明：SOFC与GT组戍的联合发电系统,发电效率可达68％(LHV);加上利用的余热,整个系统的能量利用率可以超过80％。文中还分析了SOFC的工作压力、电流密度等参数对系统性能的影响,提高工作压力,可以增加电池发电量,提高系统的发电效率;而电流密度的增大将使SOFC及整个系统的发电量降低。     

固体氧化物燃料电池与燃气轮机混合发电系统

基于固体氧化物燃料电池系统的高效率、环保性以及排气废热的巨大利用潜能,将其与燃气轮机组成混合发电装置,是一种极有前景的分布式发电方案.文章以SWP公司的加压型SOFC-小型燃气轮机混合循环系统为例,对固体氧化物燃料电池及燃气轮机混合循环系统的原理及发展现状作了分析,为我国固体氧化物燃料电池-燃气轮机混合循环系统的研制提供参考.     

板式固体氧化物燃料电池积碳特性实验

固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极积碳是制约其高效稳定运行的瓶颈问题,文中回顾了国内外学者在实验领域对SOFC积碳问题的研究进展,并指出研究积碳产生速率数学模型的意义。搭建了由气路管道,气体流量控制器,开启式真空气氛管式电加热炉等仪器设备组成的固体氧化物燃料电池积碳测试实验台;介绍了实验用片状阳极材料的制备,以及积碳实验的详细步骤。基于对镍/氧化钇稳定氧化锆(Ni/YSZ)金属陶瓷阳极上一氧化碳(CO)积碳特性的实验结果分析了：(1)一氧化碳/二氧化碳(CO/CO₂)混合气体组分对CO歧化反应积碳特性影响;(2)温度对CO歧化反应积碳特性影响;(3)甲烷(CH₄)裂解与CO歧化对积碳特性的影响。本文最后基于化学反应动力学,推导了不同温度下CO歧化反应积碳速率数学计算模型,并运用实验结果对其进行了验证。本文研究有助于探索SOFC积碳产生的机理,同时为以天然气为燃料的SOFC运行参数最优化控制提供了依据。     

中温固态氧化物燃料电池

综述了当前国际上正在研制的几种中温固态氧化物燃料电池的现状及发展趋势，特别介绍了本实验室新近发展的基于新型复合电解质的中温固态氧化物燃料电池，并讨论和评价了中温固态氧化物燃料电池的应用前景，包括在电动汽车方面的潜在应用优势。     

固体氧化物燃料电池电热冷联供总能系统的分析

提出了一个由固体氧化物燃料电池和吸收式制冷机组成的电热冷联供总能系统,应用MATLAB软件包对总能系统进行了模拟分析,得到了燃料电池的电流密度、燃料流量、输出功率等参数对总能系统的影响,为高温燃料电池电热冷联供总能系统的设计与优化提供参考依据。     

NUMERICAL ANALYSIS OF MOLTEN CARBONATE FUEL CELL SYSTEMS

A molten carbonate fuel cell system (MCFCS) often has high level integration of various components. A simulation tool is highly desirable for the investigation of such a complex system operating in load-following modes; thus, the theoretical modelling of a complete MCFCS has been presented in this paper. Moreover, the approach is based on the modularity concept and the techniques dealing with the bilateral coupling of various component modules are emphasized. The usefulness of the MCFCS model developed is demonstrated by applying it to simulate a practical 1 MW MCFCS. The energy balances have been illustrated at system level, and the calculated results show reasonable agreement with the design data. © 1997 by John Wiley & Sons, Ltd.     

氢能的安全性和燃料电池汽车的氢安全问题

为了深化对氢能安全性的研究、推动氢能在我国的规模应用，通过对有关文献的调研和分析，对氢能的安全性和燃料电池汽车的氢安全问题进行了初步探讨：详细讨论了氢的泄漏、脆化、扩散、可燃性和爆炸性等特殊的安全性问题；并以汽油的安全性为参照，对燃料电池汽车的安全性进行了评价，得出了正常运行中，设计良好的燃料电池汽车具有与汽油汽车、天然气汽车及甲烷汽车同等的安全性的结论。     

叉指型PEMFC阴极内的两相流动模拟

对叉指型质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极提出一个二维两相的多组分流体输运模型,应用连续性方程和Darcy定律以及组分扩散方程描述了反应气体和生成水的流动和传质。利用Leverett函数关联毛细压力与水饱和度,采用半经验关系式给出了气液在多孔层的相对渗透率。本模型预测的叉指型PEMFC性能曲线与文献中实验结果符合较好。研究发现,液态水在阴极内由催化层向出口流动是气体流动的剪切力和毛细驱动力共同作用的结果,液态水流速比气体流速小3个数量级或更多,液态水在电极上的分布比较均匀。     

质子交换膜燃料电池参数敏感性分析

为分析质子交换膜燃料电池（PEMFC）的参数敏感性,采用COMSOL建立三维、两相、等温燃料电池单体模型,对其进行模拟计算。通过分析物质浓度分布、极化曲线及功率密度曲线得到不同的离聚物体积分数、背压对传质及电池性能的影响。计算结果表明：随着离聚物体积分数的增大,欧姆极化损失减小,从而使电池性能得到提升,且随着工作电压的减小,电流密度增幅增大;背压的增加使电流密度增大,改变阴极背压比改变阳极背压造成的影响更大。     

微生物燃料电池运行影响因素的研究

研究自行设计的微生物燃料电池在常温常压下,以厌氧污泥为接种源,以葡萄糖为底物原料,以不同溶液作为电子受体的条件下测试其稳定运行的影响因素与工艺条件。实验结果表明:该微生物燃料电池可稳定运行约30d,并在注入新的底物后,电压又快速回升至稳定电压。以铁氰化钾溶液作为电子受体,输出电压可达0.75V,输出功率为2100mW/m~2;以高锰酸钾溶液作为电子受体,输出电压为1.023V,输出功率为2638mW/m~2。     

燃料电池船舶舱内氢气泄漏爆炸的数值模拟研究

以燃料电池客船“Water-Go-Round”号为对象,利用FLUENT软件模拟燃料电池客船舱内管道发生氢气泄漏并引发爆炸的情况,研究不同舱室氢气点火爆炸事故的影响规律。结果表明：可燃氢气云被点燃后,爆炸超压波自点火位置向四周迅速传播,点火位置对超压波的分布影响较大;控制舱爆炸时,超压强度最大,对船体超压危害最大;乘客舱爆炸强度最小,但超压中心分布在乘客舱,超压对乘客造成的危害最大;船舶舱室燃烧火焰温度主要由可燃氢气云的分布决定,燃料电池舱的火焰衰减趋势基本相同;乘客舱受到的高温危害较低,船艏舱无燃烧火焰的高温危害。     

模拟PEM燃料电池环境下垫片材料的化学损伤研究

对暴露在模拟质子交换膜(PEM)燃料电池环境下的硅橡胶弹性体垫片材料的化学损伤情况进行探究.采用平衡溶胀法测定试样暴露在模拟PEM燃料电池环境下交联密度的变化情况.采用衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)对老化试样表面的化学成分进行研究.实验结果表明,试样在加速持久性实验(ADT...     

直接甲醇燃料电池粗(火用)传递及能量利用特性

建立了直接甲醇燃料电池(DMFC)炯分析的稳态模型,模型中考虑了甲醇串流以及各种不可逆损失引起的过电位的影响.在模型基础上推导出DMFC的炯效率表达式,并分别从电效率和热炯效率的角度出发,分析了燃料中能量的有效利用率,定量分析了甲醇串流率、电流密度、工作温度、阴极压力等参数对电池炯效率的影响,揭示了不可逆因素对直接甲醇燃料电池炯传递规律的影响.通过分析发现:燃料电池在运行过程中产生的热能<火用在总有效能中占有很大比例,与电能相当,充分利用热量炯可显著提高电池的整体效率;电池在低电流密度下运行时,甲醇串流率过高足造成能量损失的主要原因;DMFC的总效率在电流密度接近极限电流密度时达到峰值,电池的工作电流应尽量控制在这一区间内.