發(fā)布時間：2021-08-20 03:05

　　直接碳燃料電池是典型的需要進行多尺度耦合分析的研究對象。宏觀上的電化學反應、物質(zhì)擴散、氣體流動等過程,加上微觀上多種物質(zhì)在電極內(nèi)部的擴散和遷移作用這都需要從多尺度視角來研究化學電源內(nèi)在復雜的反應機理。新能源技術和清潔能源發(fā)電技術的快速發(fā)展,給高能量電池體系帶來了更嚴峻的挑戰(zhàn)。而熔融氫氧化物直接碳燃料電池（MHDCFC）體系極具誘惑的發(fā)展前景使其成為人們新的研究重點。本文以MHDCFC為研究對象,首次采用有限元方法（Finite Element Method）,使用COMSOL Multiphysics模擬軟件對數(shù)值模型進行耦合分析,重點考慮了電池體系中的電化學反應、物質(zhì)傳輸和電荷傳遞等過程。模型研究了電源體系不同電流密度條件下的放電特性,以及相關結(jié)構(gòu)參數(shù)和物理化學特性參數(shù)對其放電性能的影響,最后對化學電源性能優(yōu)化提供一些建議。建立一套數(shù)學模型,對比實驗數(shù)據(jù)與模型數(shù)據(jù),探討和對比模型的真實性,在電流密度小于10 mA·cm^-1,模型計算的輸出電流密度由于不可逆反應導致活化極化計算值計算值變小,導致計算的電流密度結(jié)果變大,模型的整體一致性不錯。通過3D模型,觀察電池的... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學內(nèi)蒙古自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

Jacques設計的直接碳燃料電池示意圖

圖 1-2 SARA 設計的直接碳燃料電池（圖中所示四代）[11]Fig 1-2 Direct carbon fuel cell designed by SARA (four generations shown in the figur在美國能源部提供的原有的燃料電池基礎上，Gregory A.Hackett 等[23]改變了原理。測試了不同種類的固體碳在 MHDCFC 中不同的性能，如圖 1-3 為反石墨因其易得到和性質(zhì)穩(wěn)定被作為研究基準，同時用溶劑萃取碳礦(SECO的混合物。結(jié)果表明 SECO 棒的電池開路電壓達到最大的 1.043 V，而烘焙墨棒分別是 0.927 V 和 0.788 V。功率密度在 20 到 80 mW·cm-2的范圍內(nèi)，范圍為 30 至 230 mA·cm-2。這表明，煤可用于 MHDCFC 的燃料來源，并能的電壓。

圖 1-2 SARA 設計的直接碳燃料電池（圖中所示四代）[11] 1-2 Direct carbon fuel cell designed by SARA (four generations shown in 能源部提供的原有的燃料電池基礎上，Gregory A.Hackett 等[2測試了不同種類的固體碳在 MHDCFC 中不同的性能，如圖 其易得到和性質(zhì)穩(wěn)定被作為研究基準，同時用溶劑萃取碳礦物。結(jié)果表明 SECO 棒的電池開路電壓達到最大的 1.043 V，別是 0.927 V 和 0.788 V。功率密度在 20 到 80 mW·cm-2的范 30 至 230 mA·cm-2。這表明，煤可用于 MHDCFC 的燃料來源。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]薄膜型中溫固體氧化物燃料電池 （SOFC）研制及性能考察[J]. 張義煌,董永來,江義,盧自桂,閆景旺.  電化學. 2000(01)
[2]中國超純煤的研制[J]. 陳文敏.  煤炭科學技術. 1994(06)



本文編號：3352683