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煤基近零排放系统中固体氧化物燃料电池本体的模拟研究
  • ISSN号:0258-8013
  • 期刊名称:《中国电机工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TM911[电气工程—电力电子与电力传动]
  • 作者机构:[1]北京交通大学机电学院,北京市海淀区100044
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(50876008);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2009JBZ017-1,2012YJS102).
中文摘要:

煤基近零排放(zero-emission coal,ZEC)系统采用固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)进行清洁高效发电。以西门子发电集团研发的100kW热电联产(combined heat and power,CHP)管式固体氧化物燃料电池堆为对象,采用ASPEN流程模拟软件借助FORTRAN编程搭建了SOFC本体模型,并依据文献报道的实际运行数据,对模型进行验证分析。结果表明,该SOFC模型具有良好的可靠性,可以用于后续ZEC系统的集成研究。同时该文就不同运行条件对SOFC工作性能的影响进行了分析,发现维持电池功率恒定,电池效率在燃料利用系数为0.8左右达到峰值;在其他条件不变时,增加电流密度会使燃料电池电压下降,燃料消耗量增加,电池效率降低,电池功率在电流密度约为3500mA时达到峰值;随着汽碳摩尔比的增加,乏燃料循环流率增加,初级重整炉出入口温度增加,甲烷转化率上升。

英文摘要:

Solid oxide fuel cell (SOFC) is adopted in the zero emission (ZEC) coal system to generate environment- friendly electrical energy at high efficiency. A model of solid oxide fuel cell (SOFC) using ASPENTM PLUS with the assistance of FORTRAN based on the Siemens Power Generation Inc. (SPGI) 100 kW combined heat and power (CHP) SOFC was set up. The model was validated against data available in the literatures. Then, the model was used to do some sensitivity analyses about the influences of different parameters including the fuel utilization factor Kf, the current density J and the steam to carbon ratio Rsc on SOFC operation characteristics. Keeping the cell power constant, the cell efficiency was found reaching its peak value when Kf is about 0.8. When the other parameters were kept invariable, the amount of fuel exhausted increases with J increasing while the cell voltage and efficiency decrease; the cell power reaches its peak value when J is about 3 500 mA. The exhaust fuel recirculation flow rate, the pre-reformer inlet gas temperature and the methane reforming ratio all increase with Rsc increasing.

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期刊信息
  • 《中国电机工程学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国电机工程学会
  • 主编:张文涛
  • 地址:北京清河小营东路15号 中国电力科学研究院内
  • 邮编:100192
  • 邮箱:pcsee@epri.sgcc.com.cn
  • 电话:010-82812536 82812534 82812545
  • 国际标准刊号:ISSN:0258-8013
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2107/TM
  • 邮发代号:82-327
  • 获奖情况:
  • 1992年全国优秀科技期刊三等奖,1992年中国科协优秀科技期刊二等奖,1996年中国科协优秀科技期刊二等奖,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,波兰哥白尼索引,德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:98970