熔融氢氧化物直接碳燃料电池仿真模拟

发布时间：2021-08-20 03:05

　　直接碳燃料电池是典型的需要进行多尺度耦合分析的研究对象。宏观上的电化学反应、物质扩散、气体流动等过程,加上微观上多种物质在电极内部的扩散和迁移作用这都需要从多尺度视角来研究化学电源内在复杂的反应机理。新能源技术和清洁能源发电技术的快速发展,给高能量电池体系带来了更严峻的挑战。而熔融氢氧化物直接碳燃料电池（MHDCFC）体系极具诱惑的发展前景使其成为人们新的研究重点。本文以MHDCFC为研究对象,首次采用有限元方法（Finite Element Method）,使用COMSOL Multiphysics模拟软件对数值模型进行耦合分析,重点考虑了电池体系中的电化学反应、物质传输和电荷传递等过程。模型研究了电源体系不同电流密度条件下的放电特性,以及相关结构参数和物理化学特性参数对其放电性能的影响,最后对化学电源性能优化提供一些建议。建立一套数学模型,对比实验数据与模型数据,探讨和对比模型的真实性,在电流密度小于10 mA·cm^-1,模型计算的输出电流密度由于不可逆反应导致活化极化计算值计算值变小,导致计算的电流密度结果变大,模型的整体一致性不错。通过3D模型,观察电池的... 

【文章来源】：内蒙古工业大学内蒙古自治区

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

Jacques设计的直接碳燃料电池示意图

图 1-2 SARA 设计的直接碳燃料电池（图中所示四代）[11]Fig 1-2 Direct carbon fuel cell designed by SARA (four generations shown in the figur在美国能源部提供的原有的燃料电池基础上，Gregory A.Hackett 等[23]改变了原理。测试了不同种类的固体碳在 MHDCFC 中不同的性能，如图 1-3 为反石墨因其易得到和性质稳定被作为研究基准，同时用溶剂萃取碳矿(SECO的混合物。结果表明 SECO 棒的电池开路电压达到最大的 1.043 V，而烘焙墨棒分别是 0.927 V 和 0.788 V。功率密度在 20 到 80 mW·cm-2的范围内，范围为 30 至 230 mA·cm-2。这表明，煤可用于 MHDCFC 的燃料来源，并能的电压。

图 1-2 SARA 设计的直接碳燃料电池（图中所示四代）[11] 1-2 Direct carbon fuel cell designed by SARA (four generations shown in 能源部提供的原有的燃料电池基础上，Gregory A.Hackett 等[2测试了不同种类的固体碳在 MHDCFC 中不同的性能，如图 其易得到和性质稳定被作为研究基准，同时用溶剂萃取碳矿物。结果表明 SECO 棒的电池开路电压达到最大的 1.043 V，别是 0.927 V 和 0.788 V。功率密度在 20 到 80 mW·cm-2的范 30 至 230 mA·cm-2。这表明，煤可用于 MHDCFC 的燃料来源。

【参考文献】：
期刊论文
[1]薄膜型中温固体氧化物燃料电池 （SOFC）研制及性能考察[J]. 张义煌,董永来,江义,卢自桂,闫景旺.  电化学. 2000(01)
[2]中国超纯煤的研制[J]. 陈文敏.  煤炭科学技术. 1994(06)



本文编号：3352683