磷酸燃料電池與吸收式制冷機(jī)復(fù)合系統(tǒng)性能優(yōu)化分析.pdf

1、21世紀(jì)是能源世紀(jì)，世界各國致力于發(fā)展新的能源技術(shù)以擺脫傳統(tǒng)的化石能源帶來的環(huán)境污染，效率低下等問題。其中分布式能源系統(tǒng)，特別是以高能量密度的燃料電池為基礎(chǔ)的能源系統(tǒng)，因其配置靈活，清潔環(huán)保、安全可靠等優(yōu)勢，迅速成為當(dāng)今能源領(lǐng)域研究的熱點。未來我國將加大對智能電網(wǎng)的投資與建設(shè)，小型的燃料電池冷熱電聯(lián)供項目因此會獲得了極大的發(fā)展前景。因此，研究燃料電池與吸收式制冷機(jī)的復(fù)合系統(tǒng)符合國家發(fā)展需求，具有實際意義。本文建立了磷酸燃料電池與吸收式制

2、冷機(jī)的復(fù)合系統(tǒng)模型，在磷酸燃料電池輸出電能的同時，釋放的余熱驅(qū)動吸收式制冷機(jī)，為一個建筑房間提供冷量。分別優(yōu)化分析了磷酸燃料電池性能與復(fù)合系統(tǒng)的制冷性能。
　　本研究分為五個部分：第一章介紹了當(dāng)今國內(nèi)外新能源發(fā)展特點以及燃料電池技術(shù)的簡要發(fā)展歷程，并舉例介紹了國內(nèi)外燃料電池冷熱電聯(lián)供項目的具體案例與研究的現(xiàn)狀。最后說明燃料電池冷熱電聯(lián)供項目在我國的發(fā)展前景與研究的意義。第二章研究了磷酸燃料電池（PAFC）的工作機(jī)理，通過熱力學(xué)分析

3、得出燃料電池可逆電壓，電化學(xué)分析得出使電池實際電壓下降的三種過電勢：活化過電勢、濃度過電勢、歐姆過電勢。考慮了燃料電池內(nèi)部不可逆損失，分析了不同工作參數(shù)例如溫度、壓力、電解質(zhì)濃度等對燃料電池性能的影響，得到了燃料電池實際電壓與熵產(chǎn)率。第三章建立了相比三熱源循環(huán)系統(tǒng)更貼近于實際制冷循環(huán)的四熱源的吸收式制冷機(jī)模型。分析多種工作參數(shù)對制冷機(jī)性能的影響并優(yōu)化了其制冷量、性能系數(shù)，同時給出了不同工作條件下的優(yōu)化電流密度區(qū)間。將冷量轉(zhuǎn)換為等效功量，

4、計算該復(fù)合系統(tǒng)的等效功率與效率，結(jié)果顯示，效率隨著電流密度增加而下降，而復(fù)合系統(tǒng)功率存在極值。由于最大制冷量對應(yīng)的電流密度要小于最大輸出功率時的對應(yīng)電流密度，有多余熱量沒有被利用，為增加系統(tǒng)能量使用效率，提出了利用熱水系統(tǒng)收集燃料電池位于高電流密度區(qū)所釋放的多余熱量。通過計算顯示該方法提升了系統(tǒng)效率約為10%。第四章建立了制冷空間的非穩(wěn)態(tài)傳熱模型，得到了房間溫度隨時間變化的關(guān)系，并設(shè)定了目標(biāo)溫度T SET，優(yōu)化達(dá)到目標(biāo)溫度的時間量。分析