于建国
,
王玉璋
,
惠宇
,
翁史烈
功能材料
固体氧化物燃料电池(SOFC)可以通过阳极重整反应直接利用碳氢燃料,然而吸热的重整反应导致Ni-YSZ阳极存在很大的温度梯度.利用Ti部分替代催化剂Ni,降低催化强度,控制重整反应合理进行,可以得到合适的温度梯度等特性.利用全三维数学模型,量化研究了以Ti部分替代Ni-YSZ阳极中Ni的SOFC性能,在不同Ni含量情况下,得到温度场、组分分布和输出电压等分布情况.可以看出,在计算工况下,当Ni含量>40%时,最大温度差和Ni含量几乎呈线性关系,当Ni含量<40%时,最大温度差降低幅度增大.相同摩尔分数的甲烷在阳极中出现的位置和Ni的含量几乎呈线性变化,而最大氢气摩尔分数随着Ni含量的降低而降低,降幅逐渐增加.随着Ni含量的降低,输出电压随之降低,降幅逐渐增大.
关键词:
SOFC
,
Ni-YSZ阳极
,
Ni含量
,
温度梯度
,
输出电压
王永泓
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翁史烈
,
周钢
,
孙薇荣
,
刘晓梅
工程热物理学报
本文将燃气轮机动态过程问题从牛顿力学体系框架向哈密顿体系推进与转化。文中按哈密顿原理建立了一套新的形式完整的燃气轮机动态数学模型,该模型适用于由对偶变量组成的辛几何空间中用辛算法求解。研究中首次揭示出了（动态过程中）对偶变量之间的内在联系,挖掘出传统方法无法认识到的动态规律（能量守恒的新规律）,并进而可辐射到其它热力系统。本成果为燃气轮机热力系统从牛顿体系向哈密顿体系的更新换代做出基础性贡献,哈密顿新体系的提出将使我国热力系统动态学的理论和实践提到一个新的高度。
关键词:
哈密顿原理
,
能量守恒
,
辛几何算法
于建国
,
王玉璋
,
翁史烈
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2011.01129
以煤气化合成气作为固体氧化物燃料电池的燃料是煤炭清洁利用的重要方式之一, 但是存在碳沉积会对SOFC的运行造成一定影响. 本文构建了基于实验的全三维SOFC数学模型, 考虑了化学/电化学反应、气体的流动和扩散、气固耦合换热、过电势等多种运行参数, 计算了煤气化合成气中不同组分对以Ni-YSZ为阳极的SOFC碳沉积的影响. 可以看出, 增加水蒸气以及二氧化碳有助于碳沉积的降低, 但是过多的水蒸气和二氧化碳也会导致SOFC输出电压的降低. 较高的氢气含量对碳沉积也有一定的抑制作用. 一氧化碳含量的增加有助于减少碳沉积的范围, 但在SOFC入口处却增加了碳沉积活性. 同时, 甲烷能导致剧烈的碳沉积, 因此, 在煤气化合成气中应尽量去除甲烷.
关键词:
固体氧化物燃料电池
,
fuel components
,
carbon formation
,
syngas
于建国
,
王玉璋
,
翁史烈
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2011.01129
以煤气化合成气作为固体氧化物燃料电池的燃料是煤炭清洁利用的重要方式之一,但是存在碳沉积会对SOFC的运行造成一定影响.本文构建了基于实验的全三维SOFC数学模型,考虑了化学/电化学反应、气体的流动和扩散、气固耦合换热、过电势等多种运行参数,计算了煤气化合成气中不同组分对以Ni-YSZ为阳极的SOFC碳沉积的影响.可以看出,增加水蒸气以及二氧化碳有助于碳沉积的降低,但是过多的水蒸气和二氧化碳也会导致SOFC输出电压的降低.较高的氢气含量对碳沉积也有一定的抑制作用.一氧化碳含量的增加有助于减少碳沉积的范围,但在SOFC入口处却增加了碳沉积活性.同时,甲烷能导致剧烈的碳沉积,因此,在煤气化合成气中应尽量去除甲烷.
关键词:
固体氧化物燃料电池
,
燃料组分
,
碳沉积
,
煤气化合成气
