SOFC阳极尾气循环进气系统特性建模与流量控制方法

基于20 kW级固体氧化物燃料电池(SOFC)发电系统,搭建了阳极尾气循环进气系统模拟实验台,以分析爪式泵在不同负载工况下的工作特性。采用支持向量回归(SVR)方法建立了爪式泵特性模型,针对搭建的阳极尾气循环进气系统,提出了一种基于该模型预测的流量控制方法,通过实验验证了该方法的有效性,并与PID流量控制方法进行了对比。结果表明:根据运行数据的验证结果,基于SVR方法的爪式泵特性模型拥有较高的精度,流量预测误差在±5%内,可以满足实验需求;与PID流量控制方法相比,所提出的控制方法减少了系统响应时间和超调量。

SOFC尾气催化燃烧特性

为验证并研究商业三元催化剂应用于SOFC尾气处理的可行性和方法,探究并对比了直接燃烧及商业三元催化剂在一段、二段催化燃烧模式下尾气的催化转化特性.一段催化燃烧时,进口温度的增加及当量比的降低可以提升H_(2)和CO的转化率,低温脱除尾气水蒸气降低了H_(2)和CO的转化率.基于优化工况,一段催化燃烧在168 h内出口CO_(2)含量稳定在92%左右.相比于一段催化,二段催化通过反应器优化设计与构建,在较低进口温度下有效提升CO转化率,CO转化率由86.4%升至95.5%,H_(2)转化率接近100%.展现了商业三元催化剂基于催化燃烧和催化剂优化布置处理SOFC尾气的稳定性及高效性.

天然气和甲烷固体氧化物燃料电池中的Ni-LCCM-GDC阳极性能研究

采用溶胶-凝胶法合成了纳米粉体La1-xCexCr0.5Mn0.5O3-δ(x=0.05,0.10,0.15,0.20)(LCCM),并采用共压-共烧结法制备了以复合阳极Ni-La0.9Ce0.1Cr0.5Mn0.5O3-δ-Ce0.8Gd0.2O2-δ(GDC)为支撑、GDC为电解质、La0.8Sr0.2Co0.8Fe0.2O3-δ(LSCF)-GDC为复合阴极的单电池。利用XRD和SEM等方法对阳极材料进行了晶相结构、化学相容性、微观形貌分析。在500～750℃范围内,分别以湿天然气(3%H2O)和甲烷为燃料气,氧气为氧化气测试了单电池的电化学性能,同时检测了以甲烷为燃料气的阳极尾气组成。结果表明:复合阳极材料具有良好的化学相容性;阳极和阴极具有较好的孔隙结构。以天然气和甲烷为燃料气的单电池在700℃时最大电流密度分别为131.96mA·cm-2,162.36mA·cm-2;最大比功率分别为28.61mW·cm-2,31.03mW·cm-2。在500～750℃范围内阳极尾气中均检测出CO,CO2,在700℃时CO,CO2含量达到最大值,分别为2.39254%,6.20891%。

天然气水蒸气重整与SOFC耦合应用

固体氧化物燃料电池(SOFC)系统具有高能源效率和使用可再生燃料的可能性,将在未来的可持续能源系统中发挥重要作用。过去几年燃料电池的发展很快,但在成本、稳定性和市场份额方面,该技术仍处于早期发展阶段。在以天然气为燃料的SOFC系统中,燃料的重整过程和燃料利用水平都可能影响系统运行的稳定性、热量和能量平衡,从而影响系统的使用寿命、输出功率和效率。因此,对燃料重整过程的设计与控制对有效的SOFC电池运行具有重要意义。对天然气在SOFC系统中的重整器配置方式(包括外重整和内重整)、重整参数和重整燃料利用方式进行了详细的综述分析,并对未来天然气SOFC系统的发展进行了展望。

固体氧化物燃料电池系统中冷凝器的设计应用

盘管式冷凝器是固体氧化物燃料电池发电系统中的必不可少的器件,电池堆排放的高温阳极尾气通过冷凝器后,可燃气体进入燃烧器再次燃烧,冷凝水进入蓄水箱供汽化器使用。通过对盘管式冷凝器换热过程的计算分析,提出了冷凝器的合理参数,优化了其结构,进一步提高了换热效率,降低了材料成本。

基于阳极循环回收利用的固体氧化物燃料电池

本篇介绍了提高固体氧化物燃料电池的发电效率的方法,通过回收阳极尾气,使尾气中的氢进入重整持续发电,从而提高燃料利用率,提高发电效率。本篇从阳极尾气的回用比例,水平衡,热量平衡三个方面分别进行了详细的分析。