生物质气化耦合固体氧化物燃料电池的冷热电联供系统的性能分析

为提高联供系统的一次能源利用率和降低CO_(2)排放,大力发展清洁高效能源转换技术,该文提出一种基于生物质气化耦合固态燃料电池的冷热电联供系统。建立热力学模型,给出设计工况下系统的运行及结构参数,选取系统关键运行参数对系统的热力学性能、经济及环境性能进行分析和评价。结果表明,在设计工况下,系统发电效率和㶲效率分别为55.53%、51.84%;CO_(2)排放率和一次能源节约率分别达到0.4944kg/(kW×h)和42.7%;在研究的参数范围内,提高生物质流量会增加系统输出但同时降低了系统性能;降低空气当量比和增加蒸汽生物质比系统经济和环境效益会变好;水碳比的变化对燃料电池输出电压有负面影响但对联供系统影响不大,燃料利用率的增加对系统综合性能有积极影响,联供系统性能受气化参数和燃料电池运行参数影响明显。

基于太阳能全光谱利用的固体氧化物电解池系统性能分析

太阳能与燃料电池技术相结合产生的合成气燃料是未来实现碳中和的绿色能源解决方案之一。本文提出了一个基于太阳能全光谱利用的固体氧化物电解池燃料制备系统,太阳光短波为共电解提供所需电力,长波为系统提供所需热量。建立了各部件的热力学模型,并对系统进行了热力学、经济及环境分析。本文从三个运行模式对系统的性能进行了分析,考虑独立的固体氧化物电解池(Solid oxide electrolysis cell,SOEC)系统,耦合回热的SOEC子系统以及太阳能耦合带回热的SOEC系统,在设计工况下三种模式的能效率和效率分别为63.1%和62.5%,67.3%和65.8%以及15.0%和15.6%。系统的总成本率及CO_(2)排放率分别为9.79USD/h和0.04kg/kWh,且比成本为0.086USD/kWh。另外,探讨了SOEC操作参数对系统性能的影响,当电流密度、操作温度、压力和水蒸气的摩尔分数分别为0.64A/cm^(2)、1323.15K、0.1MPa和20%时系统的能效和效达到最大值。