管式固體氧化物燃料電池的數值分析最佳化

《管式固體氧化物燃料電池的數值分析最佳化》是2017年化學工業出版社出版的圖書，圖書作者是於子冬、孔為、陳代芬。

基本信息

作者：於子冬、孔為、陳代芬 等著

出版日期：2017年11月

書號：978-7-122-30706-4

開本：16K　787×1092　1/16

裝幀：平

版次：1版1次

頁數：120頁

內容簡介

《管式固體氧化物燃料電池的數值分析最佳化》以管式固體氧化物燃料電池（SOFC）為研究對象，在電池單元尺度層面上，建立了一個多物理場耦合模型來研究電池構型對其性能的影響。模型中考慮了集流件與電極間的接觸電阻，耦合了電子導電過程、離子導電過程、氣體輸運過程以及電化學反應過程。在電池堆大尺度層面，區別於傳統的以陰極支撐型為主的電堆設計，針對陽極支撐型建立了電堆內空氣流場模型。計算分析多種設計方案，綜合考慮各結構參數對空氣流場影響，包括進出口管直徑、進出口管數、進出口管布置位置、流通截面、單電池間距等，對多種方案的堆內空氣流場各區域進行整體分析和最佳化設計。

目錄信息

符號表001

第1章緒論005

1.1研究背景006

1.2燃料電池發展歷程007

1.3固體氧化物燃料電池（SOFC）概述011

1.3.1SOFC基本原理011

1.3.2SOFC常見類型012

1.3.3SOFC部件材料015

1.4管式SOFC研究現狀016

1.4.1管式SOFC發展綜述016

1.4.2管式SOFC數值計算綜述018

1.5主要研究內容021

第2章管式SOFC多物理場耦合理論基礎及數值模型023

2.1SOFC的數值計算理論基礎024

2.1.1SOFC的理想電壓024

2.1.2SOFC的伏安特性026

2.1.3動量、能量、質量守恆方程027

2.2管式SOFC多物理場耦合數值模型031

2.2.1電化學模型031

2.2.2傳質模型035

2.2.3傳熱模型038

2.3計算流體力學求解過程042

2.4本章小結044

第3章管式SOFC電極構型的分析研究045

3.1管式SOFC的結構和三種電極構型的特點046

3.2管式SOFC多物理場耦合模型050

3.2.1幾何模型050

3.2.2模型的輸入參數050

3.2.3模型的邊界條件053

3.2.4模型輸出的伏安特性曲線及校驗054

3.3計算結果與討論056

3.3.1陰極支撐型內部的流體及電流傳輸過程056

3.3.2陽極支撐型內部的流體及電流傳輸過程057

3.3.3運行溫度的影響058

3.3.4電導率的影響059

3.3.5孔隙率的影響061

3.3.6接觸電阻的影響061

3.3.7輸出電壓的影響061

3.4本章小結065

第4章管式SOFC堆結構的分析研究067

4.1管式SOFC堆電池單元構型的選擇068

4.2管式SOFC堆的三維空氣流場模型070

4.2.1模型的幾何尺寸和輸入參數070

4.2.2管式SOFC堆模型071

4.2.3表征參數072

4.3計算結果和討論075

4.3.1一進一出直線型氣道流場075

4.3.2一進一出Z型氣道流場077

4.3.3二進二出Z型氣道流場083

4.3.4二進二出U型氣道流場086

4.4本章小結091

第5章管式SOFC電堆空氣分配的最佳化設計方案093

5.1陽極支撐型管式SOFC堆的空氣分配方案論證分析094

5.1.1電堆設計模型的演化規律094

5.1.2一進一出直線型和二進二出U型的對比分析096

5.2新型陽極支撐管式SOFC堆的模型計算101

5.3最佳化結果討論108

5.4本章小結110

第6章總結與展望111

6.1總結112

6.2展望115

參考文獻116