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甲烷固体氧化物燃料电池的多物理场耦合积碳模型
  • 89
  • 作者

    肖瑶刘志军魏炜许晓飞刘凤霞

  • 单位

    大连理工大学化工学院流体与粉体工程研究设计所

  • 摘要
    烃类燃料的直接使用造成固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极积碳且性能下降的严峻问题，开展积碳原因分析以及减少积碳形成是加快固体氧化物燃料电池商业化的重要课题。本文提出了三维瞬态多物理场耦合积碳模型，通过仿真计算研究不同条件对固体氧化物燃料电池性能的影响，可对电池的长期性能进行评估。在电池工作电压和积碳速率方面，计算结果与已有的实验结果吻合较好。结果表明，当积碳增加时将降低电极材料的孔隙率和催化剂活性。当预重整程度的降低以及入口速度的增加，积碳量呈上升趋势，电化学性能下降。随着操作温度的增加、工作电压的下降和燃料中氢气比例的增加，碳沉积呈现增加趋势，电性能衰减增大，但电池性能增加。
  • 关键词

    固体氧化物燃料电池积碳孔隙率数值模拟

  • 文章目录
    0 引言
    1 多物理场模拟及反应
    1.1组分传递
    1.2 动量传递
    1.3 热量传递
    1.4 电荷守恒与传递模型
    1.5电化学动力学模型
    1.6 积碳模型
    1.7 边界条件
    1.8 网格独立化验证
    2 计算结果
    2.1 基本案例分析
    2.2 温度对积碳的影响
    2.3 氢气含量对积碳的影响
    2.4 入口速度对积碳的影响
    2.5 预重整对积碳的影响
    2.6工作电压对积碳的影响
    3 结论与展望
  • 引用格式
    肖瑶,刘志军,魏炜等.甲烷固体氧化物燃料电池的多物理场耦合积碳模型[J/OL].洁净煤技术:1-13[2023-08-17].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.3676.td.20230815.1129.002.html
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