基于相变材料的固体氧化物电解池热管理策略研究

为了实现波动电压输入下高温固体氧化物电解池(solid oxide electrolysis cell,SOEC)的有效热管理,提出了基于相变材料(phase change material, PCM)的热管理策略。建立了SOEC共电解水和二氧化碳的三维多物理场耦合模型,分析了基于PCM的热管理策略对SOEC温度、电流密度和化学反应速率等的影响。结果表明:使用PCM进行热管理能够有效抑制波动电压输入下SOEC内部的温度波动,避免SOEC内部产生剧烈的温度变化,同时能够显著提升温度均匀性。在电压从1.34 V增加至1.50 V再降至1.10 V这一动态输入过程中,使用PCM能够使电解池的最大温度从1 205 K降至1 151 K,降低了4.48%,最小温度则从1 114 K增加到了1 142 K,增加了2.51%,SOEC温度均匀性最大可达90.13%。基于PCM的热管理策略有利于SOEC长期稳定运行。