中溫固體氧化物燃料電池聯(lián)合系統(tǒng)分析及實驗研究.pdf

1、目前，能源和環(huán)境問題日益嚴(yán)峻，如何實現(xiàn)能源的高效率、低排放應(yīng)用已成為世界各國普遍關(guān)注的重大課題，固體氧化物燃料電池(SOFC)正是符合要求的高效潔凈能量轉(zhuǎn)化裝置。作為一種電化學(xué)發(fā)電裝置，SOFC擁有高效、低噪音、低排放、原料選擇靈活等優(yōu)點。目前，該領(lǐng)域的研究趨勢是SOFC工作溫度中低溫化，以實現(xiàn)在保持高溫燃料電池優(yōu)點的同時，克服傳統(tǒng)SOFC過高溫度運行帶來的問題。SOFC和燃?xì)廨啓C(jī)(GT)聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)更加充分的利用了燃料電池尾氣中的余熱和化

2、學(xué)能，效率更高，被認(rèn)為是解決能源和環(huán)境問題的一種有效應(yīng)對方法。 本文以中溫固體氧化物燃料電池為研究對象，進(jìn)行了理論分析和實驗工作的初步研究。文章首先對燃料電池的原理和發(fā)展進(jìn)行了介紹，之后詳細(xì)介紹了SOFC的原理和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，建立了一個中溫SOFC的電化學(xué)模型。在電池模型基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種SOFC/GT聯(lián)供系統(tǒng)，分析了系統(tǒng)的構(gòu)成和工作原理，建立了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)模型，對系統(tǒng)進(jìn)行了能量平衡分析和火用分析，探索了電流密度、工作壓力、燃料

3、電池出入口溫差等重要參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響情況。文章最后介紹了用于中溫SOFC制備和測試的實驗系統(tǒng)，并進(jìn)行了初步的實驗工作。 研究顯示，SOFC/GT聯(lián)供系統(tǒng)是一種高效的能源利用系統(tǒng)，其電效率，能量利用效率和火用效率分別為60.06％，78.14％和71.68％，系統(tǒng)中空氣壓縮機(jī)是耗功最多的裝置，而燃料電池堆和燃燒室是不可逆損失最大的裝置。研究分析了運行參數(shù)變化對系統(tǒng)性能的影響，研究結(jié)果將為燃料電池聯(lián)供系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用提供幫助。同