基于三元催化剂的固体氧化物燃料电池尾气催化燃烧数值模拟

固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)作为一种清洁高效的先进发电设备,具有空气、燃料气分离的结构优势,易于将燃料侧尾气中的CO_(2)富集。为提高SOFC阳极尾气中CO_(2)浓度,针对商业化的三元催化剂,综合考虑SOFC阳极尾气催化燃烧中传质、传热、化学反应过程,建立多物理场耦合稳态模型。基于该模型,模拟SOFC系统阳极尾气的催化燃烧特性,研究不同入口温度、反应空速和催化剂尺寸对燃烧温度、壁面温度、H_(2)转化率、CO转化率、出口CO_(2)浓度等参数的影响,得到各参数的变化趋势。借鉴已有实验,通过优化空速,可以将出口CO_(2)浓度从94.72%提高至95.33%;通过优化催化剂尺寸,可以将出口CO_(2)体积分数从94.72%提高至95.64%。通过分析尾气催化燃烧中不同工况下的出口CO_(2)浓度变化特性,为商业三元催化剂用于SOFC系统阳极尾气催化转化和尾气CO_(2)富集提供指导。