逆向流固体氧化物燃料电池热电特性研究

"基于流动均匀性的SOFC单元的热电特性分析 (2009年)" 这篇2009年的论文出自《华中科技大学学报(自然科学版)》第37卷第11期，作者包括王求生、王乘和夏卫生。论文主要研究的是固体氧化物燃料电池(SOFC)单元的热电特性，特别是在流动均匀性条件下的性能表现。SOFC是一种高效、清洁的能源转换设备，其工作原理是通过电解质将燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能。 研究中，作者建立了一个三维模型，该模型综合考虑了电化学动力学和流体动力学效应，用于模拟电池堆内的传热传质过程。他们利用Fluent软件——一种广泛用于流体力学和热传递模拟的工具，配合外部Vc++子程序，对不同工况下电池堆的热电特性参数进行了计算。 通过对比同向流和逆向流两种情况下的模拟结果，研究发现，在逆向流条件下，电池堆的PEN（阳极/电解质/阴极）组件在宽度方向上的温度和电流分布更加均匀。这不仅提升了电池堆的整体功率输出，还提高了燃料利用率和发电效率。此外，减少燃料供应速率可以降低PEN组件的温度梯度，进一步优化了上述性能指标。另一方面，增加空气供应速率同样能减小温度梯度，但具体效果可能需要根据具体工况来评估。 关键词涉及到的核心概念有固体氧化物燃料电池、流动均匀性、热流模型、热电特性以及温度梯度。这一研究对于理解和优化SOFC的运行条件，以及设计更高效的燃料电池系统具有重要的理论和实践意义。通过深入理解这些参数如何相互作用，可以指导未来燃料电池的设计改进，提升其能源转换效率和稳定性。