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固体氧化物燃料电池(SOFCs)是一种通过电化学氧化反应直接将化学能高效率地转化为电能的装置,在大规模发电、联产以及一体化燃料升级等可再生能源系统领域具有广阔的市场前景。为进一步拓宽SOFCs的应用场景,降低运行成本,直接内重整(DIR)技术可将CH4等烷烃类物质在阳极催化生成H2,减少了燃料预处理要求且提高了转化效率,是目前SOFCs研究领域的热点之一。为了优化该技术的系统设计和操作条件,模型模拟的研究可显著减少实验工作量,并为其提供理论支撑和指导性建议。通过DIR-SOFC系统的模型模拟,结合场分布、动力学参数等,可以量化评估系统内的反应,从而了解其物理、化学过程的复杂性。本文总结了DIR-SOFC建模工作的现状,介绍了体积平均模型和针对微观结构的模型;重点讨论多尺度数学模型,对现有研究中的反应动力学过程描述、“能量-质量-动量”平衡方程、“1D-2D-3D”DIR-SOFC单元描述等进行了综述,能更好地评估变量对DIR的影响;对DIR-SOFC模型中不同液体燃料的重整反应及相关的反应动力学参数进行总结;指出现有模型的不足,并对DIR-SOFC系统模型的未来发展进行展望,使模型更加... 相似文献
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以第三代燃料电池——固体氧化物燃料电池为研究对象,基于德国西门子新型固体氧化物燃料电池技术,选用内外燃料重整相互结合的设计方式,对第三代固体氧化物燃料电池系统进行研究.将系统输入火用效率、能量利用率、燃料利用率及燃料电池的进出口温度作为评价指标,对设计工况为5 kW电效率的系统做出深入分析与进一步优化.与最初5 kW工... 相似文献
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纯低温余热发电系统中余热锅炉的热力学分析 总被引:1,自引:0,他引:1
以能量平衡模型和能量平衡方程为依据,对某水泥厂纯低温余热发电系统中的余热锅炉进行了热力学分析,同时分析了各种参数变化对余热锅炉(火用)效率的影响.结果表明:余热锅炉的主要外部损失为排烟(火用)损失,占锅炉总(火用)损失的45.72%;主要内部损失为传热(火用)损失,占锅炉总(火用)损失的11.28%.确定了余热锅炉耗能的薄弱环节,并提出了降低余热锅炉(火用)损和提高余热锅炉(火用)效率的途径和改进措施,为水泥厂进一步展开节能工作提供科学依据. 相似文献
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纯低温余热发电系统的(火用)分析及其主蒸汽参数优化问题 总被引:2,自引:0,他引:2
采用.用分析的方法,分析计算了纯低温余热发电系统入口余热的粗(火用)流分布,指出减少出口余热(火用)损和内部换热损是提高余热锅炉(火用)回收的关键,并在此基础上分析了主蒸汽压力参数与余热锅炉最大回收炯及发电系统最大做功的关系,分析论证其进行优化的原因和必要性,为进一步研究提高纯低温余热发电系统的炯回收率提供了参考. 相似文献
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采用[火用]分析的方法,分析计算了纯低温余热发电系统入口余热的[火用]流分布,指出减少出口余热[火用]损和内部换热炯损是提高余热锅炉[火用]回收的关键,并在此基础上分析了主蒸汽压力参数与余热锅炉最大回收[火用]及发电系统最大做功的关系,分析论证其进行优化的原因和必要性,为进一步研究提高纯低温余热发电系统的[火用]回收率提供了参考。 相似文献
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以某混凝土重力坝挡水坝段为例,针对惯性权重为粒子群算法中平衡全局搜索能力和局部搜索能力的关键参数,分析了不同的惯性权重策略影响粒子群算法在材料参数反分析领域的优化性能,并比较了四种惯性权重策略。结果表明,线性微分递减惯性权重策略最优,可使材料参数反分析过程收敛速度更快、稳定性更强。 相似文献
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固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)具有多输入多输出、强耦合的特点,为了使其输出电压稳定设计了高效控制器,采用神经模糊控制方法对其输出电压进行控制。通过机理分析和实验数据拟合方法分别建立SOFC的机理模型和神经网络模型,在此基础上采用模糊控制策略对SOFC的输出电压进行控制,并应用神经模糊控制方法进一步提高了控制精度。通过MATLAB/Simulink仿真实验发现,SOFC神经网络模型得到的预测电压与实际电压之间的误差小于0.008 V,较其机理模型更加准确,所提出的控制策略能有效控制SOFC的输出电压。 相似文献
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The temperature uniformity and component concentration distributions in solid oxide fuel cells during operating processes can influence the cell electrochemical and thermal characteristics. A three-dimensional thermal-fluid numerical model including electrochemical reactions and water-gas-shift(WGS) reaction for a single channel solid oxide fuel cell was developed to study the steady-state characteristics, which include distributions of the temperature(T), temperature gradient((35)T/(35)x), and ... 相似文献
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Apart from natural gas there is another important natural source of methane. The so-called coal mine gas is a by-product of the geochemical process of the carbonization of sediments from marsh woods of the Earth's Carboniferous Period. Methane evaporates from the coal and has to be removed out of the active mines where it represents one of the main safety risks. Methane also evaporates in abandoned coal mines. In the federal state Saarland in Germany exists above ground a more than 110 km pipeline for the drained coal mine gas from 12 different sources. The content of methane varies between 25 and 90%, the oxygen content (from air) is in the range up to 10%. This wide range or variation, respectively, of fuel and oxygen content, causes a lot of problems for the use in conventional engines. Therefore the company Evonik New Energies GmbH is interested in using SOFC with coal mine gas as efficient as possible to produce electric power. For that purpose at Forschungszentrum Jülich the available SOFC technology was adapted to the use with coal mine gas and a test facility was designed to operate an SOFC stack (approximately 2 kW electrical power output) together with a pre-reformer.This paper presents the results of the coal mine gas analysis and the effect on the pre-reformer and the fuel cell. The composition of the coal mine gas was determined by means of micro-gas chromatography. The results obtained from preliminary tests using synthetic and real coal mine gas on the pre-reformer and on the fuel cell are discussed. 相似文献
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总结概述了目前的燃料重整技术,包括传统的重整制氢方法如水蒸汽重整、部分氧化重整、自热重整,以及逐渐成为研究热点的等离子体制氢技术.分析归纳了甲醇、乙醇、天然气、汽油和柴油的重整制氢研究,分析了反应机理和重整催化剂的研究进展,提出了各种燃料车载制氢的应用建议,尤其是汽油和柴油的车载应用. 相似文献
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本文着眼于产业化实际应用场景,基于20KW固体氧化物燃料电池系统进行建模,并展开系统敏感性分析.敏感性分析范围包括:燃料进口流量对系统性能的影响、汽碳比对系统性能的影响、过量空气系数(λ)对系统性能的影响、燃料利用率对系统性能的影响、电流密度对系统性能的影响、电堆入口温度对系统性能的影响.该工作为系统实际运行及优化提供... 相似文献