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甲烷混合燃料气内重整反应对平板式固体氧化物燃料电池性能影响 被引量：1
1
作者 宋明 仝佳佳 +3 位作者 蒋文春 钮瑞艳 胡佳旺 陈子豪 《太阳能学报》 北大核心 2025年第1期373-382,共10页
为研究经过预重整的含甲烷混合燃料气中甲烷浓度及内部重整对平板式固体氧化物燃料电池电化学性能和热机械性能的影响,建立甲烷内重整平板式固体氧化物燃料电池模型,并对多孔材料的弹性模量及泊松比进行修正,对比3种不同甲烷浓度条件下... 为研究经过预重整的含甲烷混合燃料气中甲烷浓度及内部重整对平板式固体氧化物燃料电池电化学性能和热机械性能的影响,建立甲烷内重整平板式固体氧化物燃料电池模型,并对多孔材料的弹性模量及泊松比进行修正,对比3种不同甲烷浓度条件下电池的综合性能。结果表明:在电化学性能方面,随着混合燃料气中甲烷浓度的增大,电池电流密度和功率密度逐渐增大,流道中甲烷的摩尔浓度沿燃料流动方向逐渐减小,氢气浓度沿流动方向呈先增大后减小的趋势,氢气的最大浓度逐渐远离燃料入口;热机械性能方面,随着混合燃料气中甲烷浓度的增大,位于金属连接体上的电池最大第一主应力和位于燃料出口的电池最大温度逐渐降低。适当提高混合燃料气中甲烷的浓度有利于平板式固体氧化物燃料电池的综合性能优化。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 重整反应 多物理场 电化学性能 热机械性能
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板式固体氧化物燃料电池的数值模拟与动态性能分析 被引量：6
2
作者 刘欣 郝晓弘 +2 位作者 安爱民 杨新华 张浩琛 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期1869-1875,共7页
为更好地了解单电池内复杂的气相流动结构、质量平衡及能量守恒,运用COMSOL软件建立用于数值模拟的固体氧化物燃料电池仿真模型。通过该模型分析电池阳极和阴极内反应气体的质量和浓度的变化、内部压力分布等情况,从而得到单电池内电流... 为更好地了解单电池内复杂的气相流动结构、质量平衡及能量守恒,运用COMSOL软件建立用于数值模拟的固体氧化物燃料电池仿真模型。通过该模型分析电池阳极和阴极内反应气体的质量和浓度的变化、内部压力分布等情况,从而得到单电池内电流分布与反应气体浓度的动态变化关系,更准确地获得电池内部电流场的分布,为电池结构设计的优化、控制参数的确定提供依据。 展开更多
关键词 板式固体氧化物燃料电池 多物理场耦合模型 数值模拟 动态性能分析
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平板式固体氧化物燃料电池Ni/YSZ阳极上甲烷重整过程实验研究 被引量：16
3
作者 王玉璋 惠宇 +1 位作者 于建国 翁史烈 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第14期104-108,共5页
为了开发甲烷直接内部重整的高效固体氧化物(solidoxidefuelcell,SOFC)燃料电池系统,必须对阳极上甲烷水蒸气重整过程进行详细研究。文中搭建了实验台,对开发的平板式SOFC燃料电池多孔介质阳极上甲烷重整过程进行了实验研究。给出在不... 为了开发甲烷直接内部重整的高效固体氧化物(solidoxidefuelcell,SOFC)燃料电池系统,必须对阳极上甲烷水蒸气重整过程进行详细研究。文中搭建了实验台,对开发的平板式SOFC燃料电池多孔介质阳极上甲烷重整过程进行了实验研究。给出在不同燃料流量和不同水蒸气/甲烷比(S/C)工况下出口气体各组分的摩尔分数和甲烷转化率的分布。实验结果表明工作参数对甲烷的转化率有很大的影响,在相同工作温度下甲烷的转化率随着进口燃料流量增加而降低,因此出口气体中氢气的摩尔浓度也相应降低。另外通过分析实验结果,可见阳极的入口处最有可能有碳形成。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池:重整反应 碳沉积 Ni/YSZ 阳极
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板式固体氧化物燃料电池的热应力分析 被引量：8
4
作者 樊鹏飞 张兄文 +1 位作者 李国君 刘倩 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期75-81,共7页
为了深入掌握固体氧化物燃料电池(SOFC)的结构性能,进而提高其可靠性,在对SOFC的内部流动和电化学特性进行数值模拟,对顺流和逆流两种流动情况下板式SOFC内温度分布、电势特征和电流密度特征进行分析的基础上,将数值计算得到的温度场作... 为了深入掌握固体氧化物燃料电池(SOFC)的结构性能,进而提高其可靠性,在对SOFC的内部流动和电化学特性进行数值模拟,对顺流和逆流两种流动情况下板式SOFC内温度分布、电势特征和电流密度特征进行分析的基础上,将数值计算得到的温度场作为载荷施加到SOFC的热应力模型中,建立了数值模拟SOFC的有限元热应力模型,对SOFC关键结构中的三合一电极板中的热应力分布特征进行了分析研究.研究结果表明:相对于顺流形式,逆流形式燃料入口附近的温度梯度要大得多;材料间热膨胀系数的不匹配导致了热应力的产生;热应力的大小与温度分布和温度梯度密切相关.由于过大的热应力可能会导致SOFC结构开裂甚至破坏,该研究工作为SOFC单电池和电池堆的设计优化提供了重要的理论依据. 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 数值模拟 电化学 热应力
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新型平板式固体氧化物燃料电池的开发和性能分析 被引量：10
5
作者 王玉璋 于建国 +1 位作者 惠宇 翁史烈 《动力工程》 EI CSCD 北大核心 2008年第6期949-954,共6页
利用商业数值分析软件和试验获得的电池各部件材料性能数据,改进了用于分析固体氧化物燃料电池(SOFC)单电池内部复杂物理过程的软件包.应用该软件包,得到了设计的新型高效平板式SOFC单电池内部各气体组分浓度、温度、电势、电流及电流... 利用商业数值分析软件和试验获得的电池各部件材料性能数据,改进了用于分析固体氧化物燃料电池(SOFC)单电池内部复杂物理过程的软件包.应用该软件包,得到了设计的新型高效平板式SOFC单电池内部各气体组分浓度、温度、电势、电流及电流密度等参数的分布规律.分析结果表明:在高燃料利用率情况下,阳极内组分扩散引起的浓度极化损失是影响电池性能的重要因素之一.该新型结构电池可有效改善电池的密封性,但其电解质需要较高的最大离子传导率. 展开更多
关键词 能源系统工程 固体氧化物燃料电池 传热传质 电化学反应 电流场
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以煤气化合成气为燃料的平板式固体氧化物燃料电池性能 被引量：5
6
作者 于建国 王玉璋 翁史烈 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第35期88-93,共6页
煤气化燃料电池联合发电系统以其高效率、低排放等优点成为煤炭高效清洁利用的理想方式之一。利用商用计算流体力学软件(CFX4.4)以及针对化学反应、电化学反应、传热传质和电流电势开发的程序,研究了煤气化合成气为燃料的平板式电极支... 煤气化燃料电池联合发电系统以其高效率、低排放等优点成为煤炭高效清洁利用的理想方式之一。利用商用计算流体力学软件(CFX4.4)以及针对化学反应、电化学反应、传热传质和电流电势开发的程序,研究了煤气化合成气为燃料的平板式电极支撑高温固体氧化物燃料电池性能。在计算工况下,以煤气合成气为燃料,有较大温差,约为300 K。沿气流方向,电解质层电流密度变化较缓慢,但在电池横截面方向电流密度波动剧烈。在相同电流密度下,煤气化合成气为燃料的燃料电池Nernst电动势和功率比纯氢气情况要低,但和以天然气(CH4)为燃料情况相当。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 煤气化合成气 输出电压 性能
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煤气化合成气流量对平板式固体氧化物燃料电池性能的影响 被引量：2
7
作者 于建国 王玉璋 翁史烈 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期1753-1757,共5页
利用全三维计算模型,通过改变燃料质量流量,对固体氧化物燃料电池(SOFC)内部温度场、组分分布、过电势、输出电压以及功率密度等性能参数进行计算。从计算结果可以看出,在固定电流密度情况下,SOFC内部温度随着燃料流量的增加几乎呈线性... 利用全三维计算模型,通过改变燃料质量流量,对固体氧化物燃料电池(SOFC)内部温度场、组分分布、过电势、输出电压以及功率密度等性能参数进行计算。从计算结果可以看出,在固定电流密度情况下,SOFC内部温度随着燃料流量的增加几乎呈线性递减,并且氢气消耗速率高于一氧化碳消耗速率,同时SOFC输出电压也随之增加,但增幅逐渐递减。通过改变电流密度,得到不同燃料流量下的最优功率密度点,最优功率密度随着质量流量的增加呈近似线性变化,但是总能量效率却明显下降。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 燃料流量 温度 功率密度 能量效率
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平板式固体氧化物燃料电池封接气密性的LBM模拟与分析 被引量：2
8
作者 许国良 杜阳 +3 位作者 朱一萍 孙佳伟 师春雨 黄晓明 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期1-7,共7页
对平板式固体氧化物燃料电池(SOFC)的压缩密封结构的泄漏特性进行定量研究。为模拟粗糙泄漏通道的复杂形貌,采用粗糙表面数值重构技术来构建不同气体泄漏通道;考虑流动通道尺度细微、边界复杂,应用格子Boltzmann方法(LBM)对气体流动特... 对平板式固体氧化物燃料电池(SOFC)的压缩密封结构的泄漏特性进行定量研究。为模拟粗糙泄漏通道的复杂形貌,采用粗糙表面数值重构技术来构建不同气体泄漏通道;考虑流动通道尺度细微、边界复杂,应用格子Boltzmann方法(LBM)对气体流动特性进行数值分析,建立包括粗糙表面几何特性参数在内的泄漏率计算模型;通过单粗糙峰微观接触力学分析,建立泄漏通道结构特征参数随应力变化的定量关系式,并分析各种因素对封接气密性的影响。结果表明:压缩密封结构的主要影响因素为粗糙表面形貌、密封材料机械力学特性、密封流体物性以及密封结构工作状态;表面粗糙度越大,温度越高,泄漏率越低;压缩密封过程中材料变形较小,对泄漏率的影响也较小;不同介质的热物理性质差异会引起泄漏率的不同。将提出的模型应用于某SOFC密封结构的泄漏率预测,计算结果与实验测量结果吻合良好,验证了模型的准确性。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 格子BOLTZMANN方法 压缩密封 泄漏率 气密性
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瓦楞式与平板式固体氧化物燃料电池的性能研究
9
作者 王珂 代雪颖 +1 位作者 王永庆 孙光毅 《电源技术》 CAS 北大核心 2023年第11期1459-1464,共6页
良好的流道形式可以促进反应气体在通道和多孔电极中的传递和扩散,进而提升固体氧化物燃料电池(SOFC)的性能。构建了两种SOFC模型:瓦楞式和平板式。研究结果表明:瓦楞式与平板式SOFC的功率密度在电池工作电压0.6 V时都达到最大,此时瓦楞... 良好的流道形式可以促进反应气体在通道和多孔电极中的传递和扩散,进而提升固体氧化物燃料电池(SOFC)的性能。构建了两种SOFC模型:瓦楞式和平板式。研究结果表明:瓦楞式与平板式SOFC的功率密度在电池工作电压0.6 V时都达到最大,此时瓦楞式SOFC的功率密度为7419 W/m^(2),比平板式6982 W/m^(2)提升了437 W/m^(2),功率密度增加了6.26%。瓦楞式流道结构SOFC中通道内反应气体速度整体提升,阴极氧气平均摩尔浓度对比增加0.69 mol/m^(3)。四种流道改进下,结合温度与功率密度,可知53°时,瓦楞式SOFC性能达到最优。 展开更多
关键词 瓦楞式 平板式 固体氧化物燃料电池 性能
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板式固体氧化物燃料电池积碳特性的数值研究 被引量：2
10
作者 田辉 华栋 +3 位作者 曼茂立 刘春哲 李国君 张兄文 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期291-296,共6页
固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极积碳的发生是制约其高效稳定运行的瓶颈问题,文中介绍了阳极积碳对SOFC的影响,回顾了国内外研究此问题的三个典型方向及其进展;在此基础上,利用用户自定义子程序(UDF)与流体动力学计算软件Fluent建立的SOF... 固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极积碳的发生是制约其高效稳定运行的瓶颈问题,文中介绍了阳极积碳对SOFC的影响,回顾了国内外研究此问题的三个典型方向及其进展;在此基础上,利用用户自定义子程序(UDF)与流体动力学计算软件Fluent建立的SOFC完整极化数值模型,对一板式SOFC的反应特性与积碳特性进行数值模拟与分析。文中首先给出了数值模拟的控制方程、极化模型及积碳模型,介绍了边界条件及方程离散方法,并在此基础上通过求解国际能源协会(IEA)的标准算例,验证了算法的准确性。最后对板式SOFC定常积碳特性的数值研究结果显示:在燃料入口处SOFC积碳产生速率较大,沿燃料气体流动方向积碳速率迅速减小;积碳的产生受CH_(4)含量的影响较大,而受温度、H_(2)、H_(2)O以及CO气体浓度因素影响较小。本文研究有助于探索SOFC积碳产生的机理,同时为以天然气作燃料的SOFC运行参数最优化控制提供了依据。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 阳极 积碳 数值模拟
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板式固体氧化物燃料电池积碳特性实验
11
作者 田辉 华栋 +3 位作者 曼茂立 刘春哲 李国君 张兄文 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1314-1321,共8页
固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极积碳是制约其高效稳定运行的瓶颈问题,文中回顾了国内外学者在实验领域对SOFC积碳问题的研究进展,并指出研究积碳产生速率数学模型的意义。搭建了由气路管道,气体流量控制器,开启式真空气氛管式电加热炉等... 固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极积碳是制约其高效稳定运行的瓶颈问题,文中回顾了国内外学者在实验领域对SOFC积碳问题的研究进展,并指出研究积碳产生速率数学模型的意义。搭建了由气路管道,气体流量控制器,开启式真空气氛管式电加热炉等仪器设备组成的固体氧化物燃料电池积碳测试实验台;介绍了实验用片状阳极材料的制备,以及积碳实验的详细步骤。基于对镍/氧化钇稳定氧化锆(Ni/YSZ)金属陶瓷阳极上一氧化碳(CO)积碳特性的实验结果分析了:①一氧化碳/二氧化碳(CO/CO_(2))混合气体组分对CO歧化反应积碳特性影响;②温度对CO歧化反应积碳特性影响;③甲烷(CH_(4))裂解与CO歧化对积碳特性的影响。本文最后基于化学反应动力学,推导了不同温度下CO歧化反应积碳速率数学计算模型,并运用实验结果对其进行了验证。本文研究有助于探索SOFC积碳产生的机理,同时为以天然气为燃料的SOFC运行参数最优化控制提供了依据。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 阳极 积碳 实验研究
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固体氧化物燃料电池用Ti_(3)SiC_(2)/SUS430复合双极板材料直接扩散焊接连接性能
12
作者 韦守李 徐斌 +7 位作者 时婧 孙明月 程强 赵经香 常修亮 戴作强 李希超 郑莉莉 《材料科学与工程学报》 北大核心 2025年第1期62-67,共6页
本研究提出将一种Ti_(3)SiC_(2)/SUS430复合双极板材料的金属放置于阳极一侧,陶瓷放置于阴极一侧,从而避免“阴极毒化”现象。研究利用Gleeble 3500热模拟试验机在850~1150℃下对SUS430和Ti_(3)SiC_(2)进行直接扩散焊接,通过观察接头界... 本研究提出将一种Ti_(3)SiC_(2)/SUS430复合双极板材料的金属放置于阳极一侧,陶瓷放置于阴极一侧,从而避免“阴极毒化”现象。研究利用Gleeble 3500热模拟试验机在850~1150℃下对SUS430和Ti_(3)SiC_(2)进行直接扩散焊接,通过观察接头界面的微观形貌,研究了焊接温度对接头结构和组织的影响。研究结果表明,当焊接温度低于950℃时,基体元素并未发现明显的互扩散,难以获得可靠接头;当焊接温度为1050℃时,SUS430与Ti_(3)SiC_(2)陶瓷界面之间已经实现了紧密贴合,呈现出不连续的锯齿状;当焊接温度高于1150℃时,Si挥发向SUS430基体扩散,使得Ti_(3)SiC_(2)产生拓扑分解,同时Fe、Cr向Ti_(3)SiC_(2)基体扩散,界面处产生了反应层,两种材料基本实现了有效连接。由于两种材料的热膨胀性能不匹配,会出现焊接裂缝,可考虑添加中间层进行扩散焊接,以获得结合更紧密的复合双极板材料。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 Ti_(3)SiC_(2) SUS430 扩散焊接 界面反应
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质子传导型固体氧化物燃料电池缺位型PrBaCo_(2)O_(5+δ)阴极材料的制备及性能研究
13
作者 刘志军 王保瑞 +3 位作者 刘铭蕙 李志义 刘凤霞 魏炜 《现代化工》 北大核心 2025年第S2期398-403,共6页
通过阴极材料设计优化氧还原反应(ORR)动力学迟缓特性,从而提升质子传导型固体氧化物燃料电池(H^(+)-SOFC)在中低温下的性能。采用溶胶-凝胶法制备了A位Pr^(3+)缺位型Pr_(0.95)BaCo_(2)O_(5+δ)钙钛矿阴极材料,利用共压法制备了阳极支... 通过阴极材料设计优化氧还原反应(ORR)动力学迟缓特性,从而提升质子传导型固体氧化物燃料电池(H^(+)-SOFC)在中低温下的性能。采用溶胶-凝胶法制备了A位Pr^(3+)缺位型Pr_(0.95)BaCo_(2)O_(5+δ)钙钛矿阴极材料,利用共压法制备了阳极支撑型固体氧化物燃料电池。实验表明,相比于传统的PrBaCo_(2)O_(5+δ),A位Pr~(3+)缺位制备的Pr_(0.95)BaCo_(2)O_(5+δ)晶胞体积收缩,能有效提升氧空位浓度,提高Co~(4+)的比例,显著增加了ORR活性。微观结构表征结果显示,由此材料构建的单电池各层结构结合更加紧密,材料颗粒内部及晶界处均呈均匀分布,未出现明显元素聚集。在750℃下,单电池峰值功率密度达到625 mW/cm^(2),较以传统PrBaCo_(2)O_(5+δ)构建的单电池性能提升35%,极化阻抗低至0.037Ω·cm^(2)。研究结果揭示了缺陷工程能有效改善现有H^(+)-SOFC在中低温下工作性能低的缺点,为开发高效稳定的阴极材料提供了新思路。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 阴极材料 电化学性能 氧空位 极化阻抗
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固体氧化物燃料电池电解质材料La_(1.95)Sr_(0.05)Ce_(2)O_(7-δ)的制备与性能研究
14
作者 杨春利 晁泽莹 +1 位作者 刘璐 余文瑞 《功能材料》 北大核心 2025年第2期2084-2090,共7页
采用溶胶-凝胶法制备了质子导体固体氧化物燃料电池电解质材料La_(1.95)Sr_(0.05)Ce_(2)O_(7-δ)。Sr^(2+)掺杂后材料仍为萤石结构,且掺杂提高了材料的氧空位含量。Sr^(2+)掺杂有效降低孔隙率,提高La_(2)Ce_(2)O_(7)质子导体陶瓷样品的... 采用溶胶-凝胶法制备了质子导体固体氧化物燃料电池电解质材料La_(1.95)Sr_(0.05)Ce_(2)O_(7-δ)。Sr^(2+)掺杂后材料仍为萤石结构,且掺杂提高了材料的氧空位含量。Sr^(2+)掺杂有效降低孔隙率,提高La_(2)Ce_(2)O_(7)质子导体陶瓷样品的致密性。在湿润氢气气氛中,700℃时,La_(1.95)Sr_(0.05)Ce_(2)O_(7-δ)的电导率可达到1.2×10^(-2)S·cm^(-1)。制备了不同阴极的燃料电池,与La_(1.95)Sr_(0.05)Ce_(2)O_(7-δ)-La_(0.9)Sr_(0.1)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)相比,Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)-Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(2-δ)作为阴极时,各部分电阻整体降低,性能得到了提升,其单电池的峰值功率密度在700℃时可达到207 mW·cm^(-2),开路电压为0.813 V。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 质子导体 电解质 锶掺杂
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甲烷/甲醇固体氧化物燃料电池输出电特性与内部多物理场分布模拟研究 被引量：2
15
作者 李博涵 刘畅 +2 位作者 王朝阳 刘明 严俊杰 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第3期9-20,共12页
为揭示固体氧化物燃料电池(SOFC)在不同种类燃料供应时电池内部多物理场之间的相互作用规律,建立并验证了多场耦合的三维平板式SOFC单电池模型,对比研究了以氢气、甲烷、甲醇为燃料的SOFC稳态性能差异,获得了电池内部温度场、浓度场分... 为揭示固体氧化物燃料电池(SOFC)在不同种类燃料供应时电池内部多物理场之间的相互作用规律,建立并验证了多场耦合的三维平板式SOFC单电池模型,对比研究了以氢气、甲烷、甲醇为燃料的SOFC稳态性能差异,获得了电池内部温度场、浓度场分布特性和碳氢燃料在电池中的积碳特性。研究结果表明:甲烷燃料的预重整能够有效提高电池放电能力,预重整度提高20%,电池最大输出功率提高8%。与甲烷相比,甲醇燃料的预重整对电池输出功率影响较小。采用甲烷燃料能够降低电池因温度梯度过大而损坏的风险,电池阳极-气体流道交界面的最大温度梯度为10 K/cm,相比于以氢气作为燃料时的22 K/cm有明显的下降。研究获得了不同电压下电池内部的积碳速率分布特性,运行电压U降低会增大电池内部的积碳速率,U=0.5 V时甲烷燃料的积碳速率约为U=0.9 V时积碳速率的2倍以上。相比于甲烷作为燃料,选取甲醇作为SOFC电池的燃料时,电池内部具有更低的积碳风险。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 甲烷 甲醇 积碳
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考虑多物理场耦合特性的固体氧化物燃料电池瞬态特性研究 被引量：1
16
作者 齐珂 王迪 +3 位作者 谢喆 陈东升 周云龙 孙灵芳 《化工学报》 北大核心 2025年第3期1264-1274,共11页
为了解决化石能源枯竭和环境污染的问题,固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)作为能量高效转换设备得到了快速发展。采用COMSOL软件建立平板式SOFC多物理场耦合模型,综合考虑电、热、流动和传质多物理场的相互作用,研究SOF... 为了解决化石能源枯竭和环境污染的问题,固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)作为能量高效转换设备得到了快速发展。采用COMSOL软件建立平板式SOFC多物理场耦合模型,综合考虑电、热、流动和传质多物理场的相互作用,研究SOFC在输出电压、空气流速和燃料流速变化条件下的局部瞬态响应特性。结果表明,在输出电压为0.5、0.6和0.8 V时,燃料流速突降为0,功率密度变化幅度分别为-67%、-60%和-56%;电池功能层平均温度变化幅度和趋势呈现显著差异;燃料流速对于电池性能的影响明显大于空气流速变化;由于电池中电化学反应的直接参与和电极表面的快速反应,导致输出电压变化时,功率密度的响应速度最快。本研究为SOFC的优化设计提供了重要的理论依据和技术支撑。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 COMSOL 瞬态响应 动态仿真 传热
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甲醇重整固体氧化物燃料电池热电联产系统热力学分析与优化设计 被引量：1
17
作者 李青山 郝勇生 +2 位作者 翁方龙 韩敏芳 孙立 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第2期502-512,I0009,共12页
甲醇燃料因其来源广泛、易于储运的特点,在固体氧化物燃料电池的船舶应用方面具有较大的潜力。该文提出面向船舶平台的甲醇燃料固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)热电联产系统,基于甲醇重整反应动力学建立重整反应器模型... 甲醇燃料因其来源广泛、易于储运的特点,在固体氧化物燃料电池的船舶应用方面具有较大的潜力。该文提出面向船舶平台的甲醇燃料固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)热电联产系统,基于甲醇重整反应动力学建立重整反应器模型,通过Aspen Custom Model软件建立SOFC机理模型。针对甲醇重整过程水醇比及反应器温度、SOFC工作过程燃料利用率及工作温度双参数共同作用的影响进行详细分析。结果表明,甲醇重整过程最佳水醇比为1.3/1,最佳反应出口温度为280℃;SOFC最佳工作温度和燃料利用率分别为760℃和0.65;系统能量损失和(火用)损失随SOFC电功率增加而增加;SOFC电功率为50 kW时,SOFC电效率、系统能量效率和(火用)效率分别为59%、89%和41%。所提出的热电联产系统可实现高效热电供应,为SOFC船舶平台应用提供一定建议。 展开更多
关键词 甲醇蒸汽重整 固体氧化物燃料电池 低温催化燃烧 热力学性能
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氨固体氧化物燃料电池研究进展
18
作者 陈江萍 林倩 +4 位作者 章昊宇 林立 方辉煌 罗宇 江莉龙 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第19期7655-7669,I0041,共16页
以氨为燃料的固体氧化物燃料电池(Ammonia-fueled solid oxide fuel cells,NH_(3)-SOFCs)因安全高效及无碳运行等优点,在分布式发电、热电联供、储能调峰等领域有广阔应用前景。近年来,NH_(3)-SOFCs有显著研究进展,但由于阳极/阴极反应... 以氨为燃料的固体氧化物燃料电池(Ammonia-fueled solid oxide fuel cells,NH_(3)-SOFCs)因安全高效及无碳运行等优点,在分布式发电、热电联供、储能调峰等领域有广阔应用前景。近年来,NH_(3)-SOFCs有显著研究进展,但由于阳极/阴极反应的复杂性、结构的多样性和催化材料的可选性等关键科学问题尚不清晰,仍有待进一步研究。该文从电池结构、工作原理、阴阳极催化反应作用机制、阳极/阴极/电解质材料和电池/电堆的等方面梳理质子/氧离子传导型NH_(3)-SOFCs的研究进展,并对燃料电池/电堆不同组成结构类型进行介绍和进展分析,对与燃料电池发电系统等领域提出建议与展望。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 氨 氢能 催化反应机理 电极材料
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燃料利用率和再循环比对可逆固体氧化物电池系统性能的影响分析
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作者 于诗魁 王丽霞 +2 位作者 李承周 张雨檬 王利刚 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第17期6854-6862,I0020,共10页
固体氧化物电池可在燃料电池发电模式和电解制氢模式间切换,实现电能与化学能之间高效转化的同时大幅提高装备利用率,因此应用推广潜力大。该文建立再循环可逆固体氧化物电池发电/制氢双模式系统仿真模型,从效率、电压和流量等参数的角... 固体氧化物电池可在燃料电池发电模式和电解制氢模式间切换,实现电能与化学能之间高效转化的同时大幅提高装备利用率,因此应用推广潜力大。该文建立再循环可逆固体氧化物电池发电/制氢双模式系统仿真模型,从效率、电压和流量等参数的角度解析燃料利用率与再循环比对可逆系统性能的影响机制。结果表明,发电模式下,提高燃料利用率可提高电堆输出功率,增大再循环比可通过减少燃料流量降低系统能耗,二者协同作用下系统效率最高可达52.07%;制氢模式下,提高燃料利用率可降低电堆制氢耗功,但增大再循环比使得电加热耗功减少的同时制氢耗功增大,二者共同作用下系统效率最高可达79.62%。 展开更多
关键词 可逆固体氧化物电池 燃料利用率 再循环 性能分析 余热利用
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固体氧化物燃料电池支撑体研究进展
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作者 王亚丽 李晓艳 +6 位作者 孙航宇 付云枫 刘召波 杜国山 刘君 陈宋璇 胡蒙蒙 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第7期2590-2601,共12页
固体氧化物燃料电池(SOFC)可以直接将燃料的化学能转换为电能,具有环保无污染、发电效率高、燃料适应性广等独特优势,被认为是高效的绿色燃料电池技术。支撑体作为SOFC的核心组成部件,对于电池的机械强度、组装工艺和电化学性能起着至... 固体氧化物燃料电池(SOFC)可以直接将燃料的化学能转换为电能,具有环保无污染、发电效率高、燃料适应性广等独特优势,被认为是高效的绿色燃料电池技术。支撑体作为SOFC的核心组成部件,对于电池的机械强度、组装工艺和电化学性能起着至关重要的作用。本文通过对近期相关文献的探讨,按照支撑体的主体结构分类,主要介绍了电解质支撑体、电极支撑体(阳极支撑体和阴极支撑体)和金属支撑体的材料组成、作用特点及制备方法,重点综述了不同结构的支撑体的研究现状,详细分析了影响支撑体材料选择和电池性能的关键因素。结合已有的研究报道,明确指出了提高电解质支撑体的强度和减薄电解质支撑体的厚度、稳定阳极支撑体的结构和抑制阳极支撑体的积碳、降低阴极支撑体的浓差极化、增加金属支撑体的抗氧化性和改善金属支撑体的适配性、同步开发与各支撑体结构相匹配的SOFC关键材料是当前及未来的研究重点,也是实现SOFC低温化、低成本和长期稳定运行的关键。本文为SOFC的进一步发展提供了借鉴和参考。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池(SOFC) 支撑体结构 电池性能
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