2kW CE-1801型SOFC发电系统的结构设计及电堆气道的分析优化
发布时间：2023-03-05 10:47
固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)是一种以电化学反应的方式将燃料的化学能直接转化为电能的新型发电技术。SOFC不受卡诺循环的限制,发电效率较高,总的发电转换率可达到50%60%,如果采用热电联供(Combined Heat and Power,CHP),总效率可达80%以上。为满足某公司的项目要求,论文针对2kW CE-1801型SOFC发电系统的相关内容进行研究。参照最新行业标准IEC 62282(国际电工委员会标准)及SOFC的基本理论,论文给出了2kW CE-1801型SOFC发电系统的工作流程图以及整体系统的架构图。SOFC发电系统包括燃料处理模块、热处理及换热模块、电堆发电模块、电能输出模块和电气控制模块等,论文分别对各个模块进行了简单介绍,对发电模块中的电堆设计、布局和电堆底座气道孔的设计进行了详细介绍。电堆是SOFC发电系统的核心部件,论文设计了两种理念完全不同的平板式SOFC电堆结构。第一种电堆利用二三孔金属板结构将电池片阴阳极的空气和燃料隔离开,此结构没有气道组占用阴阳极的反应区域,增大了电化学的反应面积。...
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国内研究现状
1.2.2 国外研究现状
1.3 课题来源及主要研究内容
1.4 本章小结
第二章 固体氧化物燃料电池简介
2.1 SOFC的工作原理
2.2 SOFC电池片简介
2.2.1 SOFC电池片阳极
2.2.2 SOFC电池片阴极
2.2.3 SOFC电池片的电解质
2.3 燃料电池分类
2.3.1 碱性燃料电池(AFC)
2.3.2 磷酸燃料电池(PAFC)
2.3.3 熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)
2.3.4 质子交换膜燃料电池(PEMFC)
2.3.5 固体氧化物燃料电池(SOFC)
2.4 SOFC的基本理论
2.4.1 SOFC电动势
2.4.2 燃料电池的效率
2.4.3 燃料电池的工作电压
2.5 SOFC的极化损失
2.5.1 活化极化
2.5.2 欧姆极化
2.5.3 浓差极化
2.6 本章小结
第三章 2kW CE-1801型SOFC发电系统的整体架构设计
3.1 2kW CE-1801型SOFC发电系统的技术要求及工作流程图
3.2 SOFC的组成部分
3.2.1 燃料处理模块
3.2.2 热处理及换热模块
3.2.3 电堆发电模块
3.2.4 电能输出模块
3.2.5 电气控制模块
3.2.6 SOFC发电系统的其他组件
3.3 本章小结
第四章 平板式SOFC电堆的结构设计
4.1 平板式SOFC电堆结构的技术要求
4.2 二三孔金属板电堆的结构设计
4.2.1 电堆结构的整体布局设计
4.2.2 电堆的阳极结构
4.2.3 电堆的阴极结构
4.3 双极板电堆的结构设计
4.3.1 电堆结构的整体布局设计
4.3.2 电堆内部的结构设计
4.4 本章小结
第五章 平板式SOFC电堆气道的分析与优化
5.1 SOFC电堆气道优化的意义
5.2 仿真分析中的相关计算
5.2.1 边界条件的相关计算
5.2.2 流动模型的相关计算
5.3 双极板气道的仿真分析与优化
5.3.1 正交试验设计
5.3.2 流域模型的准备
5.3.3 流域模型的导入和设置
5.3.4 生成网格
5.3.5 设置边界条件
5.3.6 求解计算
5.3.7 仿真结果及分析
5.4 二三孔电堆气道的仿真分析
5.4.1 初始条件设置
5.4.2 网格划分处理
5.4.3 设置边界条件
5.4.4 求解及仿真分析
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
致谢
本文编号：3756049
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国内研究现状
1.2.2 国外研究现状
1.3 课题来源及主要研究内容
1.4 本章小结
第二章 固体氧化物燃料电池简介
2.1 SOFC的工作原理
2.2 SOFC电池片简介
2.2.1 SOFC电池片阳极
2.2.2 SOFC电池片阴极
2.2.3 SOFC电池片的电解质
2.3 燃料电池分类
2.3.1 碱性燃料电池(AFC)
2.3.2 磷酸燃料电池(PAFC)
2.3.3 熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)
2.3.4 质子交换膜燃料电池(PEMFC)
2.3.5 固体氧化物燃料电池(SOFC)
2.4 SOFC的基本理论
2.4.1 SOFC电动势
2.4.2 燃料电池的效率
2.4.3 燃料电池的工作电压
2.5 SOFC的极化损失
2.5.1 活化极化
2.5.2 欧姆极化
2.5.3 浓差极化
2.6 本章小结
第三章 2kW CE-1801型SOFC发电系统的整体架构设计
3.1 2kW CE-1801型SOFC发电系统的技术要求及工作流程图
3.2 SOFC的组成部分
3.2.1 燃料处理模块
3.2.2 热处理及换热模块
3.2.3 电堆发电模块
3.2.4 电能输出模块
3.2.5 电气控制模块
3.2.6 SOFC发电系统的其他组件
3.3 本章小结
第四章 平板式SOFC电堆的结构设计
4.1 平板式SOFC电堆结构的技术要求
4.2 二三孔金属板电堆的结构设计
4.2.1 电堆结构的整体布局设计
4.2.2 电堆的阳极结构
4.2.3 电堆的阴极结构
4.3 双极板电堆的结构设计
4.3.1 电堆结构的整体布局设计
4.3.2 电堆内部的结构设计
4.4 本章小结
第五章 平板式SOFC电堆气道的分析与优化
5.1 SOFC电堆气道优化的意义
5.2 仿真分析中的相关计算
5.2.1 边界条件的相关计算
5.2.2 流动模型的相关计算
5.3 双极板气道的仿真分析与优化
5.3.1 正交试验设计
5.3.2 流域模型的准备
5.3.3 流域模型的导入和设置
5.3.4 生成网格
5.3.5 设置边界条件
5.3.6 求解计算
5.3.7 仿真结果及分析
5.4 二三孔电堆气道的仿真分析
5.4.1 初始条件设置
5.4.2 网格划分处理
5.4.3 设置边界条件
5.4.4 求解及仿真分析
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
致谢
本文编号：3756049
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