固体氧化物燃料电池的原理及研究进展

概述固体氧化物燃料电池（SOFC）的原理,综述了ZrO2基固体电解质型燃料电池的研究进展状况,提出了一些有待解决的问题。     

固体氧化物燃料电池阴极的制作

稀土钙钛矿型氧化物是固体氧化物燃料电池（ＳＯＦＣ）研制中十分有应用前景的阴极材料，就这类材料的超细粉体制备、电阻率、热膨胀性等问题进行了讨论；采用浸渍涂覆和功能陶瓷烧结方法，在固体电解质ＺｒＯ２基体上形成了钙钛矿电极膜层；初步测试了它们的极化情况，提出过电位表达式的分解方法，获得特征值Ｉｃ，用来评价活化极化所占的比例和比较电极与电解质的性能；观察了它们作为氧浓差电池阴极的电势。     

整体煤气化固体氧化物燃料电池电热联产系统分析

整体煤气化固体氧化物燃料电池-燃气轮机混合发电系统(Integrated gasification solid fuel cell-gas turbine hybrid powergeneration system,IGFC-GT)是一种高效清洁合理的煤炭发电技术。混合系统的模型搭建及性能分析对于系统集成和商业运行有着重要的意义。通过查阅国内外在致力于提高SOFC发电效率方面的研究文献,并根据课题组的前期研究成果,基于商业软件Aspen Plus平台,搭建了IGFC-GT混合发电系统的电热联产系统模型图,分析了IGFC-GT电热联产系统的性能,结果表明该系统具有较高的发电效率及总能量利用率。     

固体氧化物燃料电池阳极材料综述

固体氧化物燃料电池是一种全固体结构的燃料电池,是当前新能源开发的主要方向之一.阳极做为燃气的电化学氧化场所对于电池性能发挥着至关重要的作用.     

固体氧化物燃料电池的数学模型的建立及求解

固体氧化物燃料电池（SOFC）是继MCFC之后新一代的高温燃料电池,本文将建立SOFC系统物质平衡的数学模型及能量平衡的数学模型,并对模型进行计算与分析。     

SOFC/Micro-GT混合循环系统性能分析

基于总能系统概念讨论固体氧化物燃料电池/微型燃气轮机(SOFC/Micro-GT)间接混合发电系统及其特点,建立SOFC电池堆及系统的物理、数学模型,对700kW级混合系统的稳态全负荷运行工况进行分析,结果表明混合系统净发电效率可达68.3%,加上回收的余热,系统整体热效率可达82.9%。该文还探讨了燃料利用率、平均电流密度、电池温度、压力及蒸汽/碳比等主要参数对系统性能的影响规律,为SOFC/Mciro-GT混合发电系统的设计、优化提供参考依据。     

增压型MCFC/MGT混合动力系统中燃料电池的特性分析

针对增压型熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)与现有微型燃气轮机(MGT)设计的混合动力系统,分析了在部分负荷运行时MCFC的特性;在MCFC建模过程中,考虑了电流密度和电池工作温度等参数的影响,并将模拟结果与其实验数据进行对比;应用压气机和透平的特性曲线建立了MGT在非设计工况下的分析模型;提出了4种不同的控制方式,以控制系统的部分负荷运行,并应用所建模型分析了系统中MCFC在不同控制方式下的特性.结果表明:通过有效的控制手段以保持较高的MCFC工作温度,可使MCFC在部分负荷运行时的效率高于设计点值;MCFC的性能对混合动力系统影响很大;在部分负荷运行时需要维持较高的电池工作温度以提高系统性能.     

燃料电池发电技术的特点及发展现状

本文通过对燃料电池类型的介绍,分析了燃料电池发电技术的特点,以及欧美及日本等发达国家燃料电池发电技术的发展现状。     

APGC燃机与燃料电池复合发电系统性能分析

基于新型环境压力下吸热燃气轮机循环APGC(ambient pressure gas turbine cycle),提出了APGC燃气轮机和常压固体氧化物燃料电池(SOFC)组成的复合发电系统.利用商业软件Aspen plus,建立了APGC燃气动力装置以及常压SOFC的数值分析模型.以西门子公司生产的120 kW燃料电池结构及设计参数作为分析基础,探索了APGC燃气轮机和SOFC组成的常压SOFC/APGC复合发电系统的性能.研究结果表明:复合装置的发电效率可以达到66.5%,显示出复合发电性能的优势.     

固体氧化物燃料电池

论述了固体氧化物燃料电池（ＳＯＦＣ）,分析了固体氧化物燃料电池在电介质和电极材料面的性能和特点,介绍了固体氧化物燃料电池目前的应用和发展前景。     

基于BP算法的海洋装备应用的SOFC系统温度模型的研究

基于BP算法,建立了海洋水下装备应用的SOFC系统的热管理模型,并对模型进行线性化预测。分别通过对燃烧室、换热器和电堆的模型的反复训练,选择合适的参数,并对训练好的模型进行测试,测试结果与实际数据之间的误差满足要求。利用同样的数据对SOFC系统的基于BP算法的模型进行了训练和测试,测试结果与实际数据之间的误差在±1 ℃左右。该模型可以为SOFC供电系统样机的研制提供重要的理论和方法支持。     

固体氧化物燃料电池的料浆喷涂法制备及性能

采用料浆喷涂法在NiO/YSZ阳极支撑体上制备了YSZ电解质膜并将其制成固体氧化物燃料电池(SOFC)单电池,并采用CHI电化学工作站和扫描电镜(SEM)对其伏安特性、阻抗谱和电池横断面的微观结构进行了测试和研究.结果表明:电池正常工作,开路电压随温度的升高而下降,从500℃的1.054 V降到800℃的0.963 V,800℃的最大功率密度为57×10-3W/cm2;电池在较低的工作温度下电阻损失主要来自界面电阻,随温度的升高界面电阻明显降低;电解质膜的厚度约为30μm,阳极微观结构不够均匀,这是造成欧姆电阻的主要原因.     

YSZ包覆NiO阳极的SOFC发电性能

在溶解Y2O3的盐酸溶液中,加入ZrOCl2·8H2O和NiO,采用NH3·H2O-NH4HCO3为缓冲溶液,以共沉淀法制备了YSZ包覆NiO的NiO-YSZ阳极材料.用X射线衍射仪和透射电镜,分析了所制取材料的物相和粒子粒径大小.分别以YSZ包覆的NiO和商品NiO/YSZ为阳极,LSM为阴极,制作YSZ电解质支撑的板状固体氧化物燃料电池,进行发电性能比较.结果表明,以YSZ包覆的NiO为阳极的电池,功率密度高、极限电流密度大.扫描电镜观察表明,YSZ包覆的NiO制作的阳极表面形成了网状结构,使阳极三相界面和孔隙率提高,从而提高了电池性能.     

YSZ包覆NiO阳极的SOFC发电性能

采用NH3·H2O-NH4HCO3为缓冲溶液，共沉淀法制备YSZ包覆NiO的NiO-YSZ阳极材料，分析了材料的物相和粒径大小。分别以YSZ包覆的NiO、商用NiO／YSZ为阳极，LSM为阴极，制作YSZ电解质支撑的板状固体氧化物燃料电池，进行发电性能比较。以YSZ包覆的NiO为阳极的电池，功率密度高、极限电流密度大。扫描电镜观察表明，YSZ包覆的NiO制作的阳极表面形成了的网状结构。阳极三相界面、孔隙率提高，是电池性能提高的原因。     

YSZ包覆NiO阳极的SOFC发电性能(英文)

采用NH3·H2O-NH4HCO3为缓冲溶液,共沉淀法制备YSZ包覆NiO的NiO-YSZ阳极材料,分析了材料的物相和粒径大小。分别以YSZ包覆的NiO、商用NiO/YSZ为阳极,LSM为阴极,制作YSZ电解质支撑的板状固体氧化物燃料电池,进行发电性能比较。以YSZ包覆的NiO为阳极的电池,功率密度高、极限电流密度大。扫描电镜观察表明,YSZ包覆的NiO制作的阳极表面形成了的网状结构。阳极三相界面、孔隙率提高,是电池性能提高的原因。     

固体氧化物燃料电池-温差热电混合系统的性能优化

本文建立了一类不可逆固体氧化物燃料电池(SOFC)与半导体温差热电发电器(TEG)的混合发电系统模型,基于非平衡态热力学理论,导出混合系统一些重要性能参数诸如输出功率、效率和最小电流密度等的一般表达式,分析系统的性能特性和优化性能,给出系统在最大输出功率或最大效率时的优化条件,确定系统一些重要性能参数的优化工作区域,详细讨论系统的一些主要不可逆性对系统优化性能的影响,得到一些有意义的新结论.所得结果可为实际混合发电系统的设计和优化运行提供理论依据.     

阳极支撑平板SOFC单电池热应力数学模型分析

运用固体力学中的板壳理论分析了阳极支撑型平板SOFC单电池中各层的热应力状态，在各类边界条件下得到了相应的热应力分析，认为在通常的边界条件即连接板协同膨胀情况下单电池受拉应力。防止拉应力导致单电池破裂的主要措施是尽量减少连接板的热膨胀系数α0，使（α0-αi）更小。自由边界没有热应力，但有最大的热变形，因此生胚烧结成形时必须加外力压紧。     

基于改进RBFNN的SOFC辨识建模

针对现有的固体氧化物燃料电池(SOFC)模型过于复杂,难以满足控制系统的设计需要的弊端,基于一种改进的径向基函数神经网络(RBFNN)辨识技术建立了SOFC的非线性模型.在建模过程中,以SOFC的燃料利用率为模型的输入,电压和电流为模型输出.利用800组实验数据作为训练样本,建立了SOFC的电流-电压辨识模型.仿真结果表明了所建模型的有效性和精度.该模型的建立为先进的控制策略研究奠定了基础.