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SOFC内部重整反应与电化学反应耦合机理
  • ISSN号:0438-1157
  • 期刊名称:化工学报
  • 时间:0
  • 页码:1008-1015
  • 语言:中文
  • 分类:TM911.4[电气工程—电力电子与电力传动]
  • 作者机构:[1]大连海事大学轮机工程学院,辽宁大连116026, [2]瑞典路德大学能源科学系,路德22100,瑞典
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(50706004).
  • 相关项目:平板型固体氧化物燃料电池传递过程与化学/电化学反应耦合机理的多尺度分析
中文摘要:

以经过预重整反应的混合气为原料的固体氧化物燃料电池(SOFC)内部,甲烷蒸气重整反应与电化学反应同时发生在阳极多孔介质中,二者受到不同的操作与设计参数的影响,对电池总体性能起着决定性作用。编制了三维数值模拟程序,对由多孔阳极层、气体流动管道、固体支撑平板构成的单个复合管道进行了研究。结果显示:重整反应主要发生在多孔材料靠近流动管道的薄层内,只有靠近管道入口处才能在较深处进行;电化学反应发生在多孔层与电解质的交界面处;重整反应生成的H2、CO扩散到多孔材料底部参加电化学反应;电化学反应生成的热量供重整反应使用。说明研究范围内,SOFC阳极复合通道具有较好的传热、传质性能,化学/电化学反应存在较好的耦合关系。

英文摘要:

The overall performance of solid oxide fuel cell (SOFC) is controlled by CH4 steam reforming reactions and CO, H2 electrochemical reactions, which take place in the porous anode simultaneously and are influenced by various operation and design parameters when pre-reformed methane/steam mixture is used. The composite duct consisted of a porous anode layer, fuel gas flow duct and solid plate. A fully three dimensional numerical, simulation program was developed to analyze the coupling mechanism of reforming and electrochemical reaction. Steam reforming was found mostly at the interface and entrance regions within the porous layer close to the fuel flow duct. Electrochemical reaction occurred on the surface between electrolyte and porous layer. CO, H2 produced by reforming reaction reached the bottom of porous layer and took part in electrochemical reaction. The heat required to keep internal steam reforming reaction was provided by the electrochemical reaction. The SOFC anode composite duct in this paper operated under proper conditions had good heat and mass transfer properties and good coupling relations between reforming and electrochemical reactions.

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期刊信息
  • 《化工学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国化工学会 化学工业出版社
  • 主编:李静海
  • 地址:北京市东城区青年湖南街13号
  • 邮编:100011
  • 邮箱:hgxb126@126.com
  • 电话:010-64519485
  • 国际标准刊号:ISSN:0438-1157
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1946/TQ
  • 邮发代号:2-370
  • 获奖情况:
  • 中国科协优秀期刊二等奖,化工部科技进步二等奖,北京全优期刊奖,中国期刊方阵“双效”期刊,第三届中国出版政府奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,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:35185