固体氧化物燃料电池性能多尺度模拟

发布时间：2023-04-22 04:16

　　固体氧化物燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的电化学装置,其具有低污染、高效率、燃料灵活等优点,且不受卡诺循环的限制,因而成为目前广泛研究的极具潜力的新能源系统之一。研究电池毒化机理,优化电池结构并延长其使用寿命是目前研究的主要挑战。燃料电池实验研究周期长,成本高,因此制约商业化的发展。如何结合高效、低成本的仿真计算方法研究电池热应力分布及电池阳极催化剂毒化机理是目前研究的热点问题。为此,本文以研究电池热应力分布和探究电池毒化机理为目标进行了如下几个方面的工作:首先,通过文献调研概述了仿真与计算在固体氧化物燃料电池研究中的应用,包括燃料电池工作原理、分类与发展应用,以及仿真模拟和第一性原理计算在固体氧化物燃料电池领域中的应用。其次,基于冷冻流延材料电导率测试结果,构建固体氧化物单电池宏观模型,从电子/离子输运角度分析各向异性材料电导率变化对电池性能的影响。接着,基于燃料电池单电池模型,从物质传输、热量传递等角度综合分析多物理场耦合情况中温度梯度造成电池热应力的分布情况。模型还假设将电池置于特定的电堆环境下,研究固定约束对电池内部应力的影响。此外,还对比探讨了材料力学性能不匹配程度增加...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究工作背景与意义
    1.2 燃料电池的发展与分类
    1.3 燃料电池工作原理
    1.4 第一性原理理论
    1.5 存在的问题及课题的提出
    1.6 本文研究内容
第二章 各向异性电导率对电池性能的影响
    2.1 冷冻流延法制作的电极材料
    2.2 单电池几何结构
    2.3 结果与讨论
    2.4 本章小结
第三章 阳极支撑固体氧化物燃料电池热应力分布
    3.1 物理模型与数值方程
        3.1.1 物理模型与假设
        3.1.2 控制方程
            3.1.2.1 重整反应
            3.1.2.2 热应力耦合
            3.1.2.3 边界条件
    3.2 结果与讨论
    3.3 本章小结
第四章 基于热应力分析的固体氧化物燃料电池集流体优化设计
    4.1 物理模型与数值方程
        4.1.1 物理模型与假设
        4.1.2 边界条件和求解方法
    4.2 结果与讨论
    4.3 本章小结
第五章 P、CL与NI的吸附催化与相互作用的钝化效应
    5.1 表面模型和计算方法
    5.2 计算结果分析
    5.3 毒化后应力仿真
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
致谢
参考文献
附录
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3796898