生物質(zhì)氣高溫燃料電池系統(tǒng)特性研究.pdf

1、生物質(zhì)氣高溫燃料電池系統(tǒng)是以生物質(zhì)氣為燃料,以高溫燃料電池為主體的新型供能系統(tǒng)。生物質(zhì)資源儲(chǔ)量巨大,對(duì)環(huán)境友好,但分布較為分散,而高溫燃料電池的發(fā)電效率幾乎不受發(fā)電規(guī)模的影響,非常適合生物質(zhì)氣小型、分散的特點(diǎn),可以大大提高生物質(zhì)氣利用的經(jīng)濟(jì)性,而對(duì)排氣進(jìn)行催化燃燒可以提高能量利用率,減少污染物排放,因此該系統(tǒng)具有很好的發(fā)展前景,是未來(lái)可再生能源分布式供能系統(tǒng)的主要發(fā)展方向之一。本文目的是分析生物質(zhì)氣高溫燃料電池系統(tǒng)的特性,主要做了以下幾

2、方面的工作:首先,對(duì)熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)的電化學(xué)特性和熱力學(xué)特性進(jìn)行了詳細(xì)的研究分析,并考慮了MCFC內(nèi)部各部分之間的傳熱傳質(zhì)過(guò)程,在能量、質(zhì)量守恒方程和電特性方程的基礎(chǔ)上,建立了熔融碳酸鹽燃料電池一維動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型。其次,建立生物質(zhì)氣高溫燃料電池系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性仿真模型?；跍?zhǔn)定常假設(shè),采用模塊化建模的方法,對(duì)系統(tǒng)以各部件為單位進(jìn)行拆分后,分別建立起各自的仿真模型,各部件模型中包含有相應(yīng)的特性方程,將各部件模型按照實(shí)際的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)連

3、接成流體網(wǎng)絡(luò),建立起系統(tǒng)的流體網(wǎng)絡(luò)模型。第三,著重研究了生物質(zhì)氣高溫燃料電池系統(tǒng)的特性,首先對(duì)生物質(zhì)氣高溫燃料電池系統(tǒng)的熱力循環(huán)進(jìn)行了特性分析和計(jì)算,然后以動(dòng)態(tài)模型為基礎(chǔ),在仿真過(guò)程中分別考察在燃料階躍增加和負(fù)荷階躍變化時(shí)系統(tǒng)各特性參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化情況,從整體上把握此系統(tǒng)在變工況時(shí)的工作特性。最后,在自行研制的催化燃燒實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上,模擬不同的高溫燃料電池排氣組分濃度,在不同的催化劑、不同的催化燃燒室入口條件時(shí),對(duì)催化燃燒室的反應(yīng)特性進(jìn)行了詳