固体氧化物燃料电池甲烷直接内重整的数值模拟

摘要

基于固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)的工作原理,对其能量转换过程中的热质传输和电化学反应现象建立数学模型.研究了碳氢化合物气体作为SOFC燃料气条件下重整反应和水气交换反应对SOFC性能参数的影响.采用FLUENT与外部子程序结合的方法,对数学模型进行求解.对比分析了不同工作电压条件下电池温度、极化、电流密度等电池性能参数.结果表明:甲烷重整反应生成的一氧化碳也大量参与电化学反应,在sOFC的工作电压为0.682 V一氧化碳氧化产生的电流为总电流的18.5%;阴极极化是电池极化损失的主要部分;SOFC的工作电压区间为0.652 V至0.702 V时.总电流密度、功率密度、燃料利用率、发电效率和三合一电极(pesi-tive/electrolyte/negative,PEN)的温度梯度随着工作电压的增加而减小.