《固體氧化物火焰燃料電池機理與性能研究》是清華大學出版社於2021年出版的書籍。
基本介紹
- 中文名：固體氧化物火焰燃料電池機理與性能研究
- 作者： 王雨晴
- 出版社：清華大學出版社
- ISBN：9787302576143
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
固體氧化物火焰燃料電池將富燃火焰與燃料電池在“無室”構型下耦合，是一類具有重要套用前景的新型固體氧化物燃料電池（SOFC）。《固體氧化物火焰燃料電池機理與性能研究》針對火焰燃料電池（FFC），分別從燃料電池、富燃火焰、電池單元及系統分析層面，深入研究了FFC 的反應機理與性能規律。
圖書目錄
第1章 引言 1
1.1 課題背景和意義 1
1.2 固體氧化物火焰燃料電池工作原理 4
1.3 研究現狀綜述和分析 7
1.3.1 發展歷史和研究進展 7
1.3.2 電池抗熱震性 8
1.3.3 燃燒器富燃特性 10
1.3.4 火焰與燃料電池的耦合匹配特性 16
1.3.5 基於FFC的冷熱電聯供系統分析 17
1.3.6 研究中存在的主要問題 18
1.4 本書研究思路和研究內容 19
第2章 火焰燃料電池熱應力分析和電池選型 21
2.1 模型建立 21
2.1.1 模型幾何結構 21
2.1.2 模型假設 22
2.1.3 控制方程 22
2.1.4 邊界條件 24
2.1.5 求解方法 25
2.2 模型驗證與結果分析 25
2.2.1 模型驗證 25
2.2.2 在火焰操作條件下與傳統操作條件下的SOFC熱應力對比 28
2.2.3 支撐體結構對抗熱震性的影響 30
2.2.4 電池構型對抗熱震性的影響 31
2.3 實驗介紹 32
2.3.1 Hencken 型平焰燃燒器 33
2.3.2 電池結構與製備工藝 33
2.3.3 反應器和測試系統 35
2.4 實驗結果與分析 36
2.4.1 Hencken 型平焰燃燒器溫度分布 36
2.4.2 平板式SOFC與微管式SOFC的啟動特性 38
2.4.3 微管式FFC電化學性能 39
2.5 本章小結 43
第3章 催化增強多孔介質燃燒器甲烷富燃特性研究 44
3.1 實驗介紹 44
3.1.1 反應器和測試系統 44
3.1.2 參數定義 47
3.1.3 誤差分析 48
3.1.4 實驗步驟 51
3.2 甲烷多孔介質富燃燃燒特性實驗結果與分析 52
3.2.1 火焰穩定性 52
3.2.2 氣體流速對燃燒組分與溫度的影響規律 53
3.2.3 當量比對燃燒組分與溫度的影響規律 54
3.2.4 催化劑對燃燒組分與溫度的影響規律 56
3.3 本章小結 58
第4章 催化增強多孔介質燃燒器甲烷富燃燃燒模型分析與性能最佳化 59
4.1 模型建立 59
4.1.1 模型計算域與假設 59
4.1.2 控制方程 60
4.1.3 邊界條件 62
4.1.4 反應機理 63
4.1.5 求解方法 69
4.2 模型驗證與結果分析 69
4.2.1 溫度分布 69
4.2.2 燃燒組分 70
4.2.3 催化增強機理分析 71
4.2.4 燃燒器設計參數最佳化 72
4.3 兩段式多孔介質燃燒器最佳化 77
4.3.1 氧化鋁球直徑的影響 77
4.3.2 操作條件對甲烷富燃燃燒特性的影響規律 78
4.4 本章小結 79
第5章 火焰燃料電池單元實驗測試與模擬分析 81
5.1 實驗介紹 81
5.1.1 反應器和測試系統 81
5.1.2 實驗內容與步驟 83
5.2 FFC電池單元性能研究 83
5.2.1 不同當量比下FFC電化學性能 83
5.2.2 FFC電池單元效率分析 86
5.3 FFC電堆設計與性能測試 86
5.3.1 FFC電堆實驗系統介紹 86
5.3.2 FFC電堆性能研究 88
5.4 火焰燃料電池單元模型建立與驗證 90
5.4.1 模型計算域與假設 90
5.4.2 控制方程 91
5.4.3 邊界條件 96
5.4.4 模型參數 97
5.4.5 模型驗證 98
5.5 火焰與SOFC陽極耦合機制分析 98
5.5.1 Ni 催化劑的影響 98
5.5.2 電化學反應的影響 100
5.6 本章小結 103
第6章 基於FFC的冷熱電聯供系統分析 104
6.1 系統描述 104
6.1.1 系統構型 104
6.1.2 FFC模型 105
6.1.3 製冷器模型 110
6.1.4 其他部件模型 113
6.1.5 模型參數 114
6.1.6 系統性能評價參數 115
6.2 系統模擬結果與分析 115
6.2.1 參數敏感性分析 115
6.2.2 案例分析 119
6.2.3 不同系統構型比較 121
6.3 本章小結 122
第7章 總結與展望 123
7.1 全書總結 123
7.2 主要特色和創新點 125
7.3 工作展望 126
參考文獻 127
在學期間發表的學術論文與研究成果 142
致謝 145
