熔融碳酸鹽燃料電池-燃?xì)廨啓C(jī)混合裝置系統(tǒng)仿真與半物理實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、熔融碳酸鹽燃料電池/微型燃?xì)廨啓C(jī)混合裝置以其高效、零污染、分布式供能等優(yōu)點(diǎn)成為新世紀(jì)各國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的新能源技術(shù)。對(duì)熔融碳酸鹽燃料電池本體及混合裝置系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)及動(dòng)態(tài)特性的研究具有十分重要的意義。 本文對(duì)熔融碳酸鹽燃料電池單體以及熔融碳酸鹽燃料電池/微型燃?xì)廨啓C(jī)混合裝置的穩(wěn)態(tài)及動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行了數(shù)值仿真研究，設(shè)計(jì)搭建了融碳酸鹽燃料電池/微型燃?xì)廨啓C(jī)混合裝置半物理仿真實(shí)驗(yàn)臺(tái)，并進(jìn)行了半物理仿真實(shí)驗(yàn)研究。 主要在以下幾個(gè)方面取得了一定

2、的進(jìn)展。 (1)熔融碳酸鹽燃料電池單體二維動(dòng)態(tài)仿真研究本文全面分析了燃料電池內(nèi)部的伴有電化學(xué)反應(yīng)的傳熱、傳質(zhì)過程，在綜合考慮燃料電池內(nèi)部熱、電、化學(xué)特性的基礎(chǔ)上，建立了比較完善的熔融碳酸鹽燃料電池單體二維動(dòng)態(tài)仿真模型。該仿真模型有效的解決了燃料電池內(nèi)部溫度場(chǎng)、電流密度場(chǎng)和反應(yīng)氣體組分濃度場(chǎng)之間的耦合，能夠全面的反映燃料電池?zé)?、電和化學(xué)特性，準(zhǔn)確的了解燃料電池主要性能參數(shù)的穩(wěn)態(tài)及動(dòng)態(tài)特性，對(duì)燃料電池的制造及運(yùn)行具有很大的指導(dǎo)價(jià)值。

3、 (2)熔融碳酸鹽燃料電池/微型燃?xì)廨啓C(jī)混合裝置穩(wěn)態(tài)性能仿真研究本文在IPSEpro仿真環(huán)境下開發(fā)了熔融碳酸鹽燃料電池/微型燃?xì)廨啓C(jī)混合裝置穩(wěn)態(tài)性能分析模塊庫，其中包括：燃料電池組模塊、催化燃燒室模塊、壓氣機(jī)模塊、燃?xì)廨啓C(jī)模塊、高溫?fù)Q熱器器模塊和發(fā)電機(jī)模塊等。利用開發(fā)的仿真模塊，建立了底層與頂層熔融碳酸鹽燃料電池/微型燃?xì)廨啓C(jī)混合裝置穩(wěn)態(tài)性能仿真模型。 利用搭建的混合裝置穩(wěn)態(tài)性能仿真模型，基于熱力學(xué)第一定律及熱力學(xué)第二定

4、律，對(duì)底層與頂層熔融碳酸鹽燃料電池/微型燃?xì)廨啓C(jī)混合裝置進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)性能分析。 (3)熔融碳酸鹽燃料電池/微型燃?xì)廨啓C(jī)混合裝置半物理仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用半物理仿真方法對(duì)熔融碳酸鹽燃料電池/微型燃?xì)廨啓C(jī)混合裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，是現(xiàn)階段混合裝置實(shí)驗(yàn)研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。 本文基于半物理仿真的原理，在現(xiàn)有的條件下，設(shè)計(jì)了混合裝置半物理仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，選擇合適的物理硬件設(shè)備及數(shù)學(xué)模型軟件，并綜合集成為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，完成了實(shí)驗(yàn)臺(tái)的搭建。在半物