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题名氨燃料管状SOFCs中热冲击影响与性能的模拟研究
被引量：1
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作者
赖彦辰
王哲
崔大安
韩凤翚
纪玉龙
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机构
大连海事大学轮机工程学院
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出处
《中国电机工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2024年第1期191-202,I0016,共13页
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基金
国家重点研发计划项目(2023YFB4301705)
中央高校基本科研业务费专项项目(3132023527)。
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文摘
研究氨燃料固体氧化物燃料电池(solidoxidefuel cells,SOFCs)热冲击的产生机理将会给电池的温度管理、可靠性管理及电池的性能优化提供更多可能性。但由于化学、电化学的反应过程复杂、模型仿真所涉物理场较多,鲜有关于氨燃料SOFCs的仿真研究。为此,该文通过建立耦合了吸热的氨气裂解反应、电化学反应、局部电流分布、温度分布以及物质流动的仿真模型,分析了单个阴极支撑的管状直接氨气裂解SOFCs的热冲击(热应力和热对流)形成机理。研究得出,过快且不均衡的氨气裂解反应是电池局部低温产生的主要原因,这会直接造成电池整体出现376K的温差。通过采用氨气预重整的方法能使氨SOFCs在相同操作电压下温度分布更均匀,平均温度更高,在800℃的环境温度下96%预重整的氨SOFCs能将阳极的温度极值差从62.16 K降为1.0 K,电池内部的温度分布得到显著改善。该研究可为氨燃料SOFCs的热管理优化提供重要理论依据,此外,该文详细展示的氨燃料SOFCs耦合模型的建模方法可以为用其他富氢气体做燃料的SOFCs的模拟仿真研究提供思路。
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关键词
固体氧化物燃料电池
耦合建模
热冲击
温度与物质分布
氨气裂解反应
预重整
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Keywords
solid oxide fuel cell
coupling model
thermal impact
temperature and species distribution
ammonia cracking reaction
ammonia pre-reforming
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分类号
TM911
[电气工程—电力电子与电力传动]
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