对称双阴极固体氧化物燃料电池阴极流道影响的数值模拟

基于热-电-力-化学多物理场耦合理论,针对对称双阴极固体氧化物燃料电池建立了一个三维数值模型,设计出一种具有强化传质能力的Ⅰ型流道,并与传统Z型阴极流道电池中流道的气体流动速率、氧气摩尔分数、压损、温度、应力分布以及电化学性能进行了对比研究。结果表明:在0.6 V工作电压下结构优化后的阴极Ⅰ型流道与传统Z型流道相比,传统Z型的氧气浓度分布差约为58.6%,优化Ⅰ型流道的氧气浓度分布差约为38%,氧气分布更加均匀,优化Ⅰ型流道相较于传统Z型流道压降损失减少约36%,随着工作电压的减少,电池的浓差极化损失越小,能够有效提升电池性能。     

固体氧化物燃料电池热应力失效研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种高效率、燃料灵活、全固态的燃料电池,是世界各国竞相研究开发的重点。其长期在高温下运行,运行部件之间材料属性差异较大,内部不可避免产生的热应力引起的部件损坏失效问题比较严重,严重阻碍其商业化应用。SOFC的热力失效问题不同尺度下有不同的表现形式和机理,本文从电堆、单电池和电极多个尺度综述了目前国内外学者相关的研究工作和进展,并对此做出评述和展望,提出了未来值得进行的研究内容,为SOFC热力失效问题的研究提供指导。     

固体氧化物燃料电池发电系统的模拟与优化

固体氧化物燃料电池是21世纪最有希望作为分布式电源和大型电站的清洁高效的发电技术之一。针对1MW固体氧化物燃料电池发电系统,建立了描述SOFC电池堆电化学过程和特性的模型,并在此基础上建立了基于Aspen Plus软件平台的SOFC发电系统模型,对其系统参数进行了灵敏度分析和优化。     

固体氧化物燃料电池堆用连接板的新型结构探究与模拟

连接板作为平板式固体氧化物燃料电池（SOFC）的重要部件之一,其内部结构直接影响电池阳极与阴极气体均匀度从而影响电池堆工作时的性能与寿命。同时,如何优化连接板内部结构的压损也是研究的重点。本文通过CFD流场模拟软件对不同结构的连接板进行模拟和分析,从而确定一种新型连接板结构优于现有结构。     

固体氧化物燃料电池

<正>固体氧化物燃料电池是通过电化学反应将燃料的化学能直接转化为电能的电化学装置,被称作第四代燃料电池。与传统热机相比,固体氧化物燃料电池具有能量转化效率高(可达50%～80%)、燃料适用性广(氢气、一氧化碳、氨气、天然气等多种碳氢     

梯度孔隙阳极固体氧化物燃料电池的热应力

梯度阳极结构能够有效提高阳极支撑固体氧化物燃料电池(SOFC)的电性能,然而孔隙率的变化与阳极热机械性能与热应力分布密切相关,因此研究孔隙率对SOFC热应力和电性能的综合影响规律至关重要.基于COMSOL Multiphysics仿真平台建立了多物理场耦合作用下梯度孔隙阳极设计的SOFC热力学模型,考虑阳极材料力学性能...     

质子交换膜燃料电池动态过程的数值模拟

为描述质子交换膜燃料电池的动态过程,发展了一个基于计算流体动力学的非稳态、非等温的三维两相流数学模型.应用模型对一蛇形流道结构的质子交换膜燃料电池单体进行了数值计算,得到了电池启动过程中电池阴极侧膜表面温度和电流密度等特征参数的动态过程变化曲线.最后,分析了阴极入口速度、湿度和电池电压阶跃变化后电池特性的动态响应特性.结果表明：电池的启动时间和阶跃响应时间均为秒的数量级,与大多数模型模拟的结果相一致.     

固体氧化物燃料电池的研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFC)是先进陶瓷材料的一种重要应用,可以通过电化学反应将燃料的化学能直接转换为电能。SOFC具有效率高、性能稳定、便携、低污染等优点,可以实现能源的有效清洁利用。本文结合国内外SOFC的研究情况,分析讨论了SOFC的技术优势、地方产业优势及产业难题,并结合国家政策方面对我国SOFC产业的未来发展做了展望。     

固体氧化物燃料电池的制备

采用柠檬酸-硝酸盐燃烧合成了纳米级CeO2基阳极支撑平板式固体氧化物燃料电池（solid oxide fuel cell,SOFC）的电解质与电极材料。研究了SOFC三极板[NiO-Ce0.8Gd0.2O1.9（CGO）,阳极;CGO电解质;La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ（LSCF）-CGO阴极]的制备工艺,对制膜过程、烧结工艺等做了探讨。指出了较佳的制备条件。结果表明：物理混合得到的阳极优于共燃烧得到的阳极;球磨分散得到的阳极致密,乳化分散得到的阳极中NiO与CGO的分散较为均匀。     

固体氧化物燃料电池燃料重整技术研究进展

对固体氧化物燃料电池(SOFC)燃料重整技术的研究进展进行了综述。分别对催化裂解、蒸气重整、部分氧化、自供热重整等燃料外部重整技术,以及直接氧化和直接蒸气内部重整等内部重整技术的研究进展进行了评述,对每种重整方式的特点进行了介绍,并展望了其今后的发展趋势。     

质子交换膜燃料电池冷启动的数值模拟

冷启动是质子交换膜燃料电池（PEMFC）商业化所面临的挑战之一,在PEMFC冷启动实验中,通过中子成像技术已经观测到电池内部存在过冷水,因此本文模型重点考虑过冷水对电池冷启动性能的影响。通过引入结冰概率函数对过冷水结冰过程的随机性进行描述,从而建立了PEMFC冷启动的三维、瞬态和多相流动数学模型。基于该模型,研究电池阴极催化层中离子聚合物的体积分数和质子交换膜的厚度对电池冷启动性能的影响。研究结果表明,增加阴极催化层中离子聚合物的体积分数,可有效促进阴极催化层中的反应生成水向质子交换膜中进行扩散,从而充分利用膜内的储水空间;减少质子交换膜的厚度,能促进质子交换膜中的离聚物水向阳极催化层扩散,在大电流密度工况下可有效缓解阳极的“膜干”现象。     

一种新型流道对燃料电池气体扩散层除水性能的模拟研究

燃料电池冷启动前,需要通过气体吹扫去除内部多余水分,停车后的吹扫对于燃料电池在低温下能否成功启动有着至关重要的影响。为了更有效地去除电池内部水分,提出一种有利于去除气体扩散层内部水分的新型波形流道,通过多物理场仿真软件(COMSOL Multiphysics)研究不同角度的波形流道对气体扩散层水分去除的影响以及水分去除的机理。计算结果表明:与传统的直形流道相比,这种新型波形流道能够增大气体扩散层上方的气体流速,有利于去除气体扩散层内部的水分,揭示了吹扫对气体扩散层水分去除的3个特征阶段:高饱和度区、恒速区以及快速下降区。     

质子交换膜燃料电池阴极梯度催化层的数值模拟

质子交换膜燃料电池催化层中使用的商用Pt催化剂价格昂贵,优化催化层成分分布对降低电池成本、提高Pt利用率和改善电池性能具有重要意义。本研究采用数值模拟技术计算了含有两个子层的梯度催化层和传统单层催化层的流体流动、传质、电化学反应过程,对比两者的模拟结果发现：当催化剂、离聚物和孔隙以梯度的形式分布时,改善了阴极反应物氧气的传输和生成物水的排出,梯度催化层的电池性能明显优于平均分布催化层的电池性能。     

固体氧化物燃料电池电解质材料的研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFC)被誉为21世纪最具有发展潜力的能源材料之一,它的热效率高、燃料的适应性强,能很好地满足区域供电、供热的需要,具有重要的经济和社会意义。本文综述了SOFC电解质的研究进展,指出在诸多的电解质材料中,尽管氧化铋系电解质拥有最高的电导率,但由于其化学稳定性很差,难以获得广泛的应用;氧化钇全稳定的氧化锆(YSZ)由于其中低温的电导率较低,只适用于高温SOFC;稀土掺杂的氧化铈和LaGaO3钙钛矿材料拥有较高的中低温电导率,性质较为稳定,是适用于中低温SOFC的电解质材料。     

固体氧化物燃料电池材料的研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFC)作为21世纪绿色能源,使其商业化、低温化发展是必然趋势,这就对电极材料以及电解质材料的开发提出了挑战。本文研究了阴极材料、阳极材料以及电解质材料研究进展以及各自的优缺点,并对未来的电池材料的发展进行了展望。     

新型中温固体氧化物燃料电池阴极材料的研究

研制兼有优良的导电性能和合适的热膨胀性能的阴极材料是中温固体氧化物燃料电池(SOFC)发展中的关键问题之一。本论文阐述了近年来中温SOFC阴极材料的发展,介绍了新型阴极材料La2NiO4 δ混合导体的合成与制备和性能方面的研究,并对中温SOFC阴极材料的研究方向进行了探讨。     

固体氧化物燃料电池电解质材料的发展趋势

本文综述了近年来用于固体氧化物燃料电池(Solid oxide fuel cells,SOFCs)的面心立方萤石型、立方钙钛矿型和磷灰石型结构电解质材料在国内外的研究进展情况,并简要介绍了SOFCs电解质薄膜制备工艺的研究情况,最后对电解质材料中低温化的发展趋势进行了展望.     

固体氧化物燃料电池的制备工艺

介绍了不同形状和类型的固体氧化物燃料电池的各结构部件的常用制备工艺方法,包括:用于平板式支撑体制备的干压法和流延成型法,制备平板膜的涂刷、丝网印刷、离心沉积和旋涂法,管式支撑体制备的注浆成型、挤出成型、热压注、浸涂、凝胶铸模和相转换法,以及用于管式膜制备的涂刷、浸涂、料浆喷涂、电化学气相沉积和热喷涂法。针对每种工艺方法,介绍了其原理和基本工艺操作流程及其在固体氧化物燃料电池制备中的应用,讨论了工艺影响因素。     

固体氧化物燃料电池膜电解质的研究进展

主要介绍了近年来固体氧化物燃料电池电解质薄膜的制备方法,主要分为化学法、物理方法以及陶瓷粉末工艺法,并介绍了各种电解质薄膜化技术的制备原理及各自的优缺点。此外,还对SOFCs电解质薄膜发展前景进行了展望。     

固体氧化物燃料电池阴极材料的研究进展

简述了固体氧化物燃料电池阴极材料研究近况及重要进展。