煤气化燃料电池联合系统中固体氧化物燃料电池堆性能

摘要：

煤气化燃料电池联合系统是下一代高效、清洁发电技术的重要选择之一.为避免煤合成气在固体氧化物燃料电池堆内由于CO歧化反应形成积碳,需对合成气进行一定程度加湿.利用替代映射方法构建了固体氧化物燃料电池堆多物理场多尺度模型,分析不同加湿程度下的电堆性能.加湿后,电堆内水煤气变换反应速率显著增大,并与H2和CO的电化学反应相互影响.在电堆内电池流道入口附近,水煤气变换反应尤为强烈,将CO快速转变为H2,补充了H2电化学反应的消耗.但加湿程度的增大也会降低H2能斯特电势,抑制流道入口段附近的H2电化学反应速率.距流道入口大于60 mm的部分,CO和H2分压接近平衡,水煤气变换反应减弱,气体反应速率受电化学反应控制.流道入口段H/O体积分数比和C/O体积分数比都较低,易发生积碳.50％以上的加湿可显著降低电堆内的积碳风险.加湿会造成电堆性能下降,采用的合成气组成条件下,100％加湿造成电堆性能损失4.65％.

关键词：煤气化、固体氧化物燃料电池、电堆、替代映射、水煤气变换

所属期刊栏目：29

分类号：TK91

资助基金：国家重点研发计划SQ2017YFGX050100

在线出版日期：2023-05-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：8-17