中溫固體氧化物燃料電池聯(lián)合系統(tǒng)分析及實驗研究.pdf

1、目前，能源和環(huán)境問題日益嚴峻，如何實現(xiàn)能源的高效率、低排放應用已成為世界各國普遍關注的重大課題，固體氧化物燃料電池(SOFC)正是符合要求的高效潔凈能量轉化裝置。作為一種電化學發(fā)電裝置，SOFC擁有高效、低噪音、低排放、原料選擇靈活等優(yōu)點。目前，該領域的研究趨勢是SOFC工作溫度中低溫化，以實現(xiàn)在保持高溫燃料電池優(yōu)點的同時，克服傳統(tǒng)SOFC過高溫度運行帶來的問題。SOFC和燃氣輪機(GT)聯(lián)產系統(tǒng)更加充分的利用了燃料電池尾氣中的余熱和化

2、學能，效率更高，被認為是解決能源和環(huán)境問題的一種有效應對方法。 本文以中溫固體氧化物燃料電池為研究對象，進行了理論分析和實驗工作的初步研究。文章首先對燃料電池的原理和發(fā)展進行了介紹，之后詳細介紹了SOFC的原理和國內外研究現(xiàn)狀，建立了一個中溫SOFC的電化學模型。在電池模型基礎上，設計了一種SOFC/GT聯(lián)供系統(tǒng)，分析了系統(tǒng)的構成和工作原理，建立了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)模型，對系統(tǒng)進行了能量平衡分析和火用分析，探索了電流密度、工作壓力、燃料

3、電池出入口溫差等重要參數對系統(tǒng)性能的影響情況。文章最后介紹了用于中溫SOFC制備和測試的實驗系統(tǒng)，并進行了初步的實驗工作。 研究顯示，SOFC/GT聯(lián)供系統(tǒng)是一種高效的能源利用系統(tǒng)，其電效率，能量利用效率和火用效率分別為60.06％，78.14％和71.68％，系統(tǒng)中空氣壓縮機是耗功最多的裝置，而燃料電池堆和燃燒室是不可逆損失最大的裝置。研究分析了運行參數變化對系統(tǒng)性能的影響，研究結果將為燃料電池聯(lián)供系統(tǒng)的設計和應用提供幫助。同