固体氧化物燃料电池堆的电化学和电池重整建模

为固体氧化物燃料电池(SOFC)电池组提供足够,有效的冷却方案,这与开发更大,功能更强大的电池组相伴,仍然是一个挑战。直接在电化学活性阳极上进行的吸热蒸汽-甲烷重整反应可提供冷却效果并提高系统效率。吸热反应的快速动力学通常会导致燃料入口附近阳极上的局部温度下降。希望将吸热作用扩展到更多的电池区域上,并减轻电池上相关的温度差异,以减轻随后的热应力。在这项研究中,建模工具经过验证可用于预测燃料使用,车内甲烷重整,SOFC堆中的温度分布可用来为改变阳极材料的催化活性以控制甲烷转化率提供方向。可以预测并讨论可以通过单元重整实现的热管理方面的改进。考虑了两种操作方案,一种是对甲烷燃料进行完全预重整,另一种是其中很大一部分甲烷在车内进行重整。对于后者,考虑了一定范围的催化活性,并给出了对电池的预测热效应。进行和不进行单元重整的电池电化学和热性能仿真,包括结构分析,显示了甲烷重整速度减慢的单元重整情况下热应力的大幅降低。

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