固體氧化物燃料電池系統(tǒng)數(shù)學建模.pdf

1、由于資源的迅速消耗，環(huán)境的嚴重污染，燃料電池以無污染、高效率的特性迅速成為二十一世紀解決能源問題的重要課題。固體氧化物燃料電池(SOFC)是當今研究最熱門的燃料電池之一，其工作溫度為600~1000°C，能提供優(yōu)質的余熱。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處理，具有耐硫、無腐蝕性、熱電效率高等優(yōu)點，特別適合建立大型工業(yè)熱電站。 隨著SOFC技術的不斷成熟，在運行過程中，SOFC的發(fā)電性能需要得到提高和有力

2、的保證。目前國內外對SOFC性能的研究主要集中在機理模型、結構和材料等方面。由于SOFC處于高溫、封閉的環(huán)境，內部狀態(tài)測量極為困難，試驗分析代價很高，有時幾乎是不可能的。相對而言，數(shù)值模擬和仿真則經濟、容易實施。數(shù)學建模是燃料電池發(fā)展中的一個重要工具。借助數(shù)學模型，可以在運行范圍和不同瞬態(tài)條件下對SOFC的性能進行量化預測、仿真和分析。因此，本文對SOFC進行穩(wěn)態(tài)、動態(tài)建模和數(shù)值模擬分析。維持SOFC在安全可靠、高效的環(huán)境中運行，延長電

3、池的使用壽命是當前國內外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SOFC的輸出特性進行了分析總結，并定性地分析了材料、結構參數(shù)和SOFC運行參數(shù)(主要包括SOFC運行的溫度，陰陽極壓力，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SOFC輸出特性的影響。本文的重點是研究SOFC在運行過程中如何通過調節(jié)運