固体氧化物燃料电池甲烷直接内重整的数值模拟.pdfVIP

2010年 3月 机 械 科 学 与 技 术 M arch 2010 第 29卷 第 3期 M echan ical Science and Technology for A ero sp ace Engineering Vol. 29 No. 3 固体氧化物燃料电池甲烷直接内重整的数值模拟 王求生 ,王 　乘 (华中科技大学 土木工程与力学学院 ,武汉 　430074 ) 王求生 ( ) 摘 　要 :基于固体氧化物燃料电池 so lid oxide fuel cell, SOFC 的工作原理 ,对其能量转换过程中的 热质传输和电化学反应现象建立数学模型 。研究了碳氢化合物气体作为 SOFC燃料气条件下重整 反应和水气交换反应对 SOFC性能参数的影响 。采用 FLU EN T与外部子程序结合的方法 ,对数学 模型进行求解 。对比分析了不同工作电压条件下电池温度 、极化 、电流密度等电池性能参数 。结果 表明: 甲烷重整反应生成的一氧化碳也大量参与电化学反应 ,在 SOFC 的工作电压为 0682 V 一氧 化碳氧化产生的电流为总电流的 185% ; 阴极极化是电池极化损失的主要部分 ; SOFC 的工作电压 ( 区间为 0652 V 至 0702 V 时 ,总电流密度 、功率密度 、燃料利用率 、发电效率和三合一电极 po si tive / electro lyte / negative, PEN ) 的温度梯度随着工作电压的增加而减小 。 关 　键 　词 : 固体氧化物燃料电池 ;数学模型 ;重整反应 ; 电池性能参数 中图分类号 : TK5 12 3　　　文献标识码 : A 　　　文章编号 :(20 10) 0335107 Num er ica l Sim ula tion of Solid O x ide Fuel Cell w ith D irect In terna l Reform ing Reaction of M ethane W ang Q iu sheng, W ang Cheng ( School of Civil Engineering and M echan ic s, Huazhong U n iversity of Science and Techno logy, W uhan 430074) A b stract: On the ba sis of the work ing p rincip le of So lid Oxide Fuel Cell ( SOFC) , the m athem atical model wa s con structed to de scribe the m a ssheat tran sfer and electrochem ical reaction s du ring the p roce ss of the energy tran sition in an SOFC system. The influence of the steam reform ing and waterga s sh ift reaction s on the p erform ance p aram e ters of SOF