固體氧化物燃料電池系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模.pdf

1、由于資源的迅速消耗，環(huán)境的嚴(yán)重污染，燃料電池以無(wú)污染、高效率的特性迅速成為二十一世紀(jì)解決能源問(wèn)題的重要課題。固體氧化物燃料電池(SOFC)是當(dāng)今研究最熱門(mén)的燃料電池之一，其工作溫度為600~1000°C，能提供優(yōu)質(zhì)的余熱。它可以采用含CO的燃料，不需要依賴金屬催化劑和特殊的燃料預(yù)處理，具有耐硫、無(wú)腐蝕性、熱電效率高等優(yōu)點(diǎn)，特別適合建立大型工業(yè)熱電站。 隨著SOFC技術(shù)的不斷成熟，在運(yùn)行過(guò)程中，SOFC的發(fā)電性能需要得到提高和有力

2、的保證。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)SOFC性能的研究主要集中在機(jī)理模型、結(jié)構(gòu)和材料等方面。由于SOFC處于高溫、封閉的環(huán)境，內(nèi)部狀態(tài)測(cè)量極為困難，試驗(yàn)分析代價(jià)很高，有時(shí)幾乎是不可能的。相對(duì)而言，數(shù)值模擬和仿真則經(jīng)濟(jì)、容易實(shí)施。數(shù)學(xué)建模是燃料電池發(fā)展中的一個(gè)重要工具。借助數(shù)學(xué)模型，可以在運(yùn)行范圍和不同瞬態(tài)條件下對(duì)SOFC的性能進(jìn)行量化預(yù)測(cè)、仿真和分析。因此，本文對(duì)SOFC進(jìn)行穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)建模和數(shù)值模擬分析。維持SOFC在安全可靠、高效的環(huán)境中運(yùn)行，延長(zhǎng)電

3、池的使用壽命是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外SOFC研究的一大薄弱環(huán)節(jié)，因此，在SOFC的建模和控制研究方面，還有很多工作需要深入研究。 本論文主要研究工作和取得的創(chuàng)新成果如下： 1．對(duì)SOFC的輸出特性進(jìn)行了分析總結(jié)，并定性地分析了材料、結(jié)構(gòu)參數(shù)和SOFC運(yùn)行參數(shù)(主要包括SOFC運(yùn)行的溫度，陰陽(yáng)極壓力，燃料氣體組分，氧化劑氣體組分，氫氣流速以及燃料利用率)等因素對(duì)SOFC輸出特性的影響。本文的重點(diǎn)是研究SOFC在運(yùn)行過(guò)程中如何通過(guò)調(diào)節(jié)運(yùn)