绿色“火力”发电厂——面向21世纪的燃烧电池

熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）发电是新世纪的高效、洁净的发电技术,特别是它可取代传统的燃煤、燃气火力发电,彻底解决火力发电污染大、效率低的弊端。本文首先分析了开发MCFC发电厂的必要性及资源条件;然后首次从电极、单电池、电堆、系统四个层次阐述了MCFC燃料电池的发电原理,并分析了四个层次中发生的主要热、电过程;给出了天然气MCFC发电厂、煤气化MCFC-燃气轮机-汽轮机联合发电厂的构成和主要过程。最后阐明了我国大力研究和开发MCFC发电厂的现实意义。     

熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）系统建模与控制的研究现状与发展

详细介绍了MCFC的电极,单电池、电堆,系统四个层次的建模以及MCFC控制的研究现状,指出了现有模型的不足;讨论了电堆和系统两级建模的发展方向,分析了MCFC系统的非线性,大时滞、分布参数、多输入多输出,有约束和随机干扰等特征,提出了两种适宜的控制方法。     

熔融碳酸盐燃料电池发电系统的研究

燃料电池,尤其是熔融碳酸盐燃料电池是本世纪敢有希望的发电技术。在简要叙述了熔融碳酸盐燃料电池发电系统的发电原理后,介绍了熔融碳酸盐燃料电池发电系统的国内外研究现状,给出了天然气外部重整型和内部重整型燃料电池的循环模型。指出熔碳酸盐燃料电池系统开发面临的主要课题。     

熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）系统建模与控制的研究现状与发展（续）

2　单电池模型文献中最常引用的单电池模型是Ｗｏｌｆ和Ｗｉｌｅｍｓｋｉ[4 ] (1983)的模型。它以两维、静态的形式处理单体的反应过程 ,考虑了电化学反应的气体利用率、电池组件与气流间的热传导、伴随总的流体增加的能量转换和电池组件与外界的热交换的关系等。采用分立的多孔电极模型可预测电流密度对电池温度和气体组分的依赖性。Ｗａｔａｎａｂｅ等[3 ] (1991)将Ｗｏｌｆ和Ｗｉｌｅｍｓｋｉ[4 ] 的模型推广到暂态的情形 ,并提出了一个新的基于经验的单体局部性能与工作条件的关系的方程。ＢａｒｂａｒａＢｏｓｉｏ[8] (1999)研究了气体…     

基于生态学准则对MCFC/AR混合系统的优化分析

基于生态学准则对稳定状态下运行的熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)与吸收式制冷机(AR)组成的混合系统进行优化,考虑系统存在的电化学和热力学不可逆性,导出混合系统等效输出功率、效率以及生态学性能系数(ECOP)的表达式。应用数值模拟分析混合系统性能,得到功率密度、效率以及ECOP分别与电流密度的基本关系,从而确定工作参数的优化区间。结果表明:混合系统运行时的输出功率和效率相比于燃料电池单独运行时有所提升,并且通过生态学优化能得到更为精确的优化工作区间。最后分析燃料电池的工作温度、工作压力以及制冷机内部不可逆性对混合系统生态学性能的影响。     

日本的燃料电池发电即将实用化

日本是燃料电池发电技术应用较快的国家 ,丰田、本田的燃料电池汽车已于 2 0 0 2年底上市 ,2 0 0kW级燃料电池发电已有近百台 ,现正为 1kW级的家用燃料电池发电装置于 2 0 0 5年上市而竞相开发 ,但亦面临一些问题 ,兹重点介绍如下以供国内有关部门参考。     

基于AspenPlus的兆瓦级燃料电池分布式发电系统建模及仿真分析

目的   燃料电池分布式发电技术是适应未来能源低碳化、清洁化、高效化发展趋势的重要应用方向。国内燃料电池电站项目较少,缺乏实际项目经验积累。为了推进燃料电池分布式电站技术的应用,文章概述了国内外应用现状,总结了高温燃料电池的优势与不足,调研了国内燃料电池建设应用案例,并建立了固体氧化物燃料电池与熔融碳酸盐燃料电池发电系统流程。 方法   经过文献调研与实地调研,确定了两种适合建设大型电站的燃料电池分布式发电技术,并利用AspenPlus化工模拟软件建立燃料电池系统流程模型、电化学模型和能量分析模型,并开展系统的性能仿真分析。 结果   分析结果与实际运行结果相吻合,分析预测的系统性能趋势与已有研究相一致。 结论   该仿真方法可用于兆瓦级高温燃料电池分布式发电系统的研究,可为扩大燃料电池应用规模提供数据支持。     

熔融碳酸盐燃料电池的电气特性研究

为了研究熔融碳酸盐燃料电池的电气特性,分析了熔融碳酸盐燃料电池单元的电化学过程机理,建立了基于电化学反应的熔融碳酸盐燃料电池电气模型,推导了熔融碳酸盐燃料电池平均电流密度与燃气利用率的关系,给出了采用电化学方程的熔融碳酸盐燃料电池电气特性的模型结构和算法,并进行了仿真研究和试验.试验结果表明:该模型结构简单、准确度高,可获得千瓦级熔融碳酸盐燃料电池的电气特性曲线.     

用IGCC技术将发电厂改造为“公用工程岛”

用IGCC技术将发电厂改造为“公用工程岛”,可使老的燃煤发电厂提高效率,减少污染,达到现代化发电厂清洁高效的要求,成为能流和物流的中心,向城镇和工业企业提供原料气、城市煤气、工业气体、供热、供冷及电力等,为社会提供多功能服务,促进和带动地方工业发展的同时,能够取得较好的经济、社会及环保效益。     

燃料电池发电的电站应用

燃料电池作为一种高效稳定的分布式清洁能源,其发电技术在电站领域的应用备受关注,而国内燃料电池电站尚在起步阶段,因此对这一领域的研究和实践经验具有重要意义。基于韩国燃气轮机联合循环电站中燃料电池发电项目的实施,介绍了燃料电池的选型,并通过模拟运行确定了最佳余热回收方案。MCFC燃料电池额定发电效率为47%,余热回收后效率提高3.5%。这些经验将对国内未来燃料电池电站的建设起到参考和借鉴意义。     

A reduced order model of Molten Carbonate Fuel Cell: A proposal

The mathematical model of the Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC) is presented. The new approach for modeling the voltage of MCFC is proposed. Electrochemical, thermal, electrical and flow parameters are collected in the 0-D mathematical model. The aim was to combine all cell working conditions in as a low number of factors as possible and to have the factors relatively easy to determine. A validation process for various experimental data was made and adequate results are shown. The presented model was validated for various fuel mixtures in relatively wide ranges of parameters. A distinction is made between the “design-point” and “off-design operation”.     

熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）性能研究

简要叙述了MCFC微观工作过程,然后分别详细讨论了压力,温度,反应气体的组分和利用率,电流密度,电解质板结构和电解质的成分,杂质和运动时间对MCFC性能和寿命的曩,并结合文献和实验数据对其机理进行了阐述,最后得出了为提高电池性能和瞎长其寿命的几点结论和建议。     

熔融碳酸盐燃料电池单体实验研究

熔融碳酸盐燃料电池是第二代燃料电池 ,工作温度为 65 0°C。上海交通大学燃料电池研究所成功地组装了 2 4× 1 4cm2的 MCFC单体电池 ,电池的关键材料、烧结及升温程序均为该校自行研制。电池以多孔陶瓷板材料 γ-Li Al O2 作为电解质支持体 ,其厚度为 0 .8mm,孔径分布 0 .1～ 0 .8μm,孔隙率 5 0 % ;阴极采用多孔板 Ni,厚度为 0 .8mm,平均孔径为 1 2 μm,孔隙率 5 5 %。阳极采用多孔板 Ni,厚度为 0 .8mm,平均孔径为 8μm,孔隙率 5 0 %。在电解质基板以及电极内部添加增强纤维 ,以防止运行时基板发生断裂。电池的开路电压达到1 .1 0 V,电流密度达到 1 2 0 m A/ cm2 ,输出功率为 2 5～ 3 0 W。图 6表 2参 4     

Experimental investigation of CO2 separation from lignite flue gases by 100 cm single Molten Carbonate Fuel Cell

The paper presents an experimental investigation of using a Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC) to reduce CO₂ emission from the flue gas of a lignite fired boiler. The MCFC is placed in the flue gas stream and separates CO₂ from the cathode side to the anode side. As a result, a mixture of CO₂ and H₂O is obtained from which pure CO₂ can be obtained through condensation of water and carbon dioxide. The main advantages of this solution are: additional electricity generated, reduced CO₂ emissions and higher system efficiency. The results obtained show that the use of an MCFC could reduce CO₂ emissions by 90% with over 30% efficiency in additional power generation.