碱性燃料电池-温差热电制冷混合系统的性能分析

建立了由碱性燃料电池(alkaline fuel cell,AFC)、热电发电器、热电制冷器和一组板翅式热交换器组成的混合系统模型。考虑系统的电化学和热力学不可逆性损失,导出了混合系统的等效输出功率和效率的表达式,确定了燃料电池电流密度的优化区间,讨论了工作压力、工作温度、热电元件数量、热电元件传热系数、板翅式热交换器传热系数对混合系统的等效输出功率和效率的影响。结果表明,混合系统的最大输出功率密度及对应的效率,相比单独的碱性燃料电池分别提高了7.56%和6.40%,相比无板翅式热交换器时分别提高了7.55%和8.04%。所得结果可为碱性燃料电池温差热电制冷混合系统的优化设计提供理论依据。