磷酸燃料电池-两级并联热电发电器混合系统性能分析

为回收利用磷酸燃料电池(phosphoric acid fuel cell,PAFC)运行中产生的余热以提高系统整体性能,建立一个由PAFC、回热器与两级并联热电发电器(two-stage parallel thermoelectric generator,TPTEG)组成的混合系统模型。综合考虑PAFC的过电势损失、回热损失、热漏以及半导体的主要不可逆损失,通过数值分析得到PAFC的工作电流密度与TPTEG的工作电流密度之间的关系,确定混合系统中TPTEG的工作电流密度区间,推导混合系统的功率和效率表达式,分析TPTEG对PAFC余热回收的影响。结果表明,PAFC-TPTEG混合系统性能优于单一PAFC系统。研究燃料电池的工作温度、工作压力,热电元件对数、导热系数、优值系数对混合系统的影响,所得结果可进一步为研究PAFC与半导体热电发电器的混合系统性能提供一些理论依据。