基于燃料电池和光伏的微型热电联产研究
发布时间：2020-12-04 13:25
燃料电池发电技术是当前氢能研究的热点之一,其中固体氧化物燃料电池是最有前景的燃料电池技术之一,将成为未来电力市场的重要角色。本文在总结国内外固体氧化物燃料电池热电联产技术的发展及研究现状的基础上,对基于固体氧化物燃料电池和太阳能光伏的微型热电联产系统进行了一系列有益的探索和研究。主要的研究内容概括如下:(1)通过分析固体氧化物燃料电池的工作原理和发电机理并探索固体氧化物燃料电池的发电特性,建立了固体氧化物燃料电池的数学模型和系统设备模型,并分别对固定工况和非固定工况进行了模型准确性的验证。(2)对于所建立的固体氧化物燃料电池系统模型进行了分析与优化。分析主要针对燃料利用率、循环比、总利用率和净输出功率,也得到了系统净功率的峰值,并对净输出功率与效率间的关系进行拟合。优化则主要从电池进口燃料和空气温度、阴极冷却和自散热以及各处余热的利用出发,最终经过优化的系统在总电能转化率、净电能转化率、总功率和净功率等方面的都实现了提升。(3)基于太阳能和光伏电池的数学模型,制定出一套模拟流程和方法。通过模拟流程获得一个具体地区的家用光伏系统的实际发电量。将所得结果与固体氧化物燃料电池的模型结果相结合...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
一种阳极排气再循环式的SOFC系统结构图
东南大学硕士学位论文表 2.1 设备模型选择设备 所用模型蒸汽重整器（Steam Reformer） 吉布斯反应器（RGibbs）阳极换热器（Anode Recuperator） 换热器（MHeatX）环境散热（Heat Loss toAmbient） 换热器（Heater）阳极风机（Anode Blower） 压缩机（Compr）燃料电池阳极（SOFCs Anode） 吉布斯反应器（RGibbs）冷凝器（Condenser） 换热器（Heater）阴极风机（Cathode Blower） 压缩机（Compr）阴极换热器（Cathode Recuperator） 换热器（MHeatX）燃料电池阴极（SOFCs Cathode） 组分分离器（Sep）气体混合 混合器（Mixer）气体分离 分流器（FSplit）燃料电池向阴极气体传热 换热器（Heater）搭建好的系统流程如下图：
图 3-24 系统可利用的余热由图 3-24 可知，第 1 处余热利用点是即将进入阳极风机的燃料为了将温度低到阳极风机的入口允许温度 150℃以下，这里一般是设为燃料气流经过“HEATLOSS”之后从 20降低到 145℃，所以这部分不得不失去的热量成为了可利用的余热点之一。第 2 处余热利用点是冷凝器部分，因为经过了这个冷凝器，200℃的尾气将会降到 25℃，所以也具备热能利用价值。第 3 处余热利用点是经过冷凝器冷却之后的尾气气流 11，之所以说其有余热可利用是因为其中有未发生反应的残留的燃料，当进行燃烧时，燃料中所含的化学能就能以比如热能的形式释放出来；第 4 处余热利用点是阴极空气最终的排气气流 1因为这股气流经过换热后仍然具备可利用的热量，但随着进入电池堆阳极空气气流的温度的提高，这股气流的温度将会下降，因为需要借助阴极换热器释放更多的热能。这些热量的主要希望用于提升燃料电池堆阳极入口处的燃料温度，为了将 1、2、3、4 处余热利用点全部利用起来，设计的思路是，周围环境供给的空气气流 12 在通过阴极风机之后，将通过第 2 处余热利用点进行升温，成为气流 27，这股气流随后将进入阴极换热器，从阴极换热器出来后成为气流 14，然后进入燃料电池堆的阴极，参数电化学反应，接着离开燃料电池堆的阴极成为气流 15 并进入阴极换热器，在换热后出来成为气
【参考文献】：
期刊论文
[1]固体氧化物燃料电池系统及其应用[J]. 蔡浩,陈洁英,邓奎,陈茹玲. 当代化工. 2014(07)
[2]电池板温度和辐射量对光伏发电量影响的趋势面分析[J]. 吕学梅,孙宗义,曹张驰. 可再生能源. 2014(07)
[3]家庭光伏发电的现状及前景探究[J]. 崔占良,杨文娜. 资源节约与环保. 2014(06)
[4]家庭用微型热电联产技术[J]. 金炼,张亚君,杨尚恒,解东来. 现代化工. 2012(05)
[5]固体氧化物燃料电池新进展——上海硅酸盐研究所固体氧化物燃料电池进展介绍[J]. 刘岩,张齐琪. 中国科技财富. 2011(09)
[6]1kW家用SOFC-CHP系统建模及性能分析[J]. 徐晗,党政,白博峰. 太阳能学报. 2011(04)
[7]论固体氧化物燃料电池在我国未来能源体系中的作用及发展现状简述[J]. 陈慧,赵秋堂. 科技创新导报. 2010(22)
[8]固体氧化物燃料电池发展及展望[J]. 韩敏芳,彭苏萍. 新材料产业. 2005(07)
本文编号：2897686
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
一种阳极排气再循环式的SOFC系统结构图
东南大学硕士学位论文表 2.1 设备模型选择设备 所用模型蒸汽重整器（Steam Reformer） 吉布斯反应器（RGibbs）阳极换热器（Anode Recuperator） 换热器（MHeatX）环境散热（Heat Loss toAmbient） 换热器（Heater）阳极风机（Anode Blower） 压缩机（Compr）燃料电池阳极（SOFCs Anode） 吉布斯反应器（RGibbs）冷凝器（Condenser） 换热器（Heater）阴极风机（Cathode Blower） 压缩机（Compr）阴极换热器（Cathode Recuperator） 换热器（MHeatX）燃料电池阴极（SOFCs Cathode） 组分分离器（Sep）气体混合 混合器（Mixer）气体分离 分流器（FSplit）燃料电池向阴极气体传热 换热器（Heater）搭建好的系统流程如下图：
图 3-24 系统可利用的余热由图 3-24 可知，第 1 处余热利用点是即将进入阳极风机的燃料为了将温度低到阳极风机的入口允许温度 150℃以下，这里一般是设为燃料气流经过“HEATLOSS”之后从 20降低到 145℃，所以这部分不得不失去的热量成为了可利用的余热点之一。第 2 处余热利用点是冷凝器部分，因为经过了这个冷凝器，200℃的尾气将会降到 25℃，所以也具备热能利用价值。第 3 处余热利用点是经过冷凝器冷却之后的尾气气流 11，之所以说其有余热可利用是因为其中有未发生反应的残留的燃料，当进行燃烧时，燃料中所含的化学能就能以比如热能的形式释放出来；第 4 处余热利用点是阴极空气最终的排气气流 1因为这股气流经过换热后仍然具备可利用的热量，但随着进入电池堆阳极空气气流的温度的提高，这股气流的温度将会下降，因为需要借助阴极换热器释放更多的热能。这些热量的主要希望用于提升燃料电池堆阳极入口处的燃料温度，为了将 1、2、3、4 处余热利用点全部利用起来，设计的思路是，周围环境供给的空气气流 12 在通过阴极风机之后，将通过第 2 处余热利用点进行升温，成为气流 27，这股气流随后将进入阴极换热器，从阴极换热器出来后成为气流 14，然后进入燃料电池堆的阴极，参数电化学反应，接着离开燃料电池堆的阴极成为气流 15 并进入阴极换热器，在换热后出来成为气
【参考文献】：
期刊论文
[1]固体氧化物燃料电池系统及其应用[J]. 蔡浩,陈洁英,邓奎,陈茹玲. 当代化工. 2014(07)
[2]电池板温度和辐射量对光伏发电量影响的趋势面分析[J]. 吕学梅,孙宗义,曹张驰. 可再生能源. 2014(07)
[3]家庭光伏发电的现状及前景探究[J]. 崔占良,杨文娜. 资源节约与环保. 2014(06)
[4]家庭用微型热电联产技术[J]. 金炼,张亚君,杨尚恒,解东来. 现代化工. 2012(05)
[5]固体氧化物燃料电池新进展——上海硅酸盐研究所固体氧化物燃料电池进展介绍[J]. 刘岩,张齐琪. 中国科技财富. 2011(09)
[6]1kW家用SOFC-CHP系统建模及性能分析[J]. 徐晗,党政,白博峰. 太阳能学报. 2011(04)
[7]论固体氧化物燃料电池在我国未来能源体系中的作用及发展现状简述[J]. 陈慧,赵秋堂. 科技创新导报. 2010(22)
[8]固体氧化物燃料电池发展及展望[J]. 韩敏芳,彭苏萍. 新材料产业. 2005(07)
本文编号：2897686
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