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孔隙尺度SOFC阳极传质过程: 2013年; 通过处理SOFC阳极电镜扫描图片建立包含SOFC阳极真实结构信息的几何模型,采用孔隙尺度基于两流体理论的多组分LB方法在SOFC阳极几何模型的基础上模拟SOFC阳极内部的多组分气体传质过程,计算各组分的物质的量分数分布与电极的浓差极化,研究多孔阳极微结构的各向异性所导致的传质过程的非线性变化,分析微结构形貌与浓差极化之间的定量关系。相比于常规SOFC电极传质模型需通过孔隙率与迂曲度等参数对扩散系数进行经验修正,该模型可不依赖于任何经验参数模拟真实电极内部的传递过程,从而为电极微结构优化提供科学理论根据。; 徐晗党政白博峰; 关键词：格子BOLTZMANN方法 SOFC阳极传质

SOFC/MGT混合系统耦合特性研究被引量：2: 2011年; 在SOFC/MGT混合分布式能源系统中,选择不同的系统参数将对SOFC乃至SOFC/MGT混合系统的输出特性、安全运行等造成很大的影响。本文建立了一个典型的SOFC/MGT混合系统计算模型,研究了透平入口温度及燃气轮机压比对混合系统性能的影响。结果表明,透平入口温度和压比增大时,系统的输出功率和效率都会下降,而透平入口温度和压比较小时,SOFC及混合系统因温度过高而产生损坏的可能性增加。因而,在进行SOFC/MGT混合系统进行设计时,应综合考虑,透平入口温度和压比应选择在较合适的范围内。; 赵华党政席光; 关键词：分布式能源系统固体氧化物燃料电池微型燃气轮机数值模拟

SOFC电极多组分传质过程的格子Boltzmann模拟被引量：2: 2013年; 本文建立了基于气体混合物动力学理论的多组分流动与基于Brinkman方程的REV尺度多孔介质流动的耦合二维LB模型,研究了SOFC阳极与阴极内多组分气体传质过程,对SOFC浓差极化进行预测.计算结果表明:对含有惰性气体的三组分等摩尔反向扩散过程,本文计算的各组分摩尔分数分布与采用Stefan-Maxwell方程计算的结果吻合较好;对多组分气体在多孔电极内的传质过程,本文计算的浓差极化与采用Extended FM、DGM与SMM计算的结果相比更加接近实验结果。; 徐晗党政白博峰; 关键词：格子BOLTZMANN方法多组分固体氧化物燃料电池

1kW家用SOFC-CHP系统建模及性能分析被引量：2: 2011年; 构建一个以天然气为燃料的SOFC-CHP系统,推导SOFC传热传质及电化学方程,建立各个组件的数学模型,编写计算程序,对发电功率为1kW的家用SOFC-CHP系统在设计工况下进行性能模拟并探讨不同系统参数对性能的影响。计算结果表明:在设计工况下,系统热电联供效率远高于电池单独发电的效率;此外,随着燃料入口流量的增大,系统发电功率存在一个最大值,燃料利用率与发电效率不断减小,系统热电联供效率不断增大,SOFC的温度梯度分布则越来越平缓;同时发现降低过量空气系数可以提高该CHP系统的性能。; 徐晗党政白博峰; 关键词：固体氧化物燃料电池热电联供性能分析

天然气重整SOFC/MGT混合分布式供能系统性能分析被引量：3: 2011年; 针对固体氧化物燃料电池(SOFC)与微型燃气轮机(MGT)构成的混合分布式供能系统,首先建立了一种管式SOFC准二维数值模型,优化了辐射计算,提高了热传递模型的准确性;考虑了CO及H2同时作为燃料参加电化学反应,并完善了损失计算模型;最后采用所发展的系统性能预测模型,分别在内部重整和外部重整情况下,预测比较了两种SOFC/MGT混合系统的性能,结果表明外部重整系统在系统输出功率、CO2排放以及热应力分布方面都比内部重整系统具有优势,然而这种轻微的优势是需要额外增加外部重整器的设备投资换取的。; 党政赵华席光; 关键词：固体氧化物燃料电池分布式能源系统性能分析

多端口进料微型管式重整制氢反应器性能研究被引量：3: 2017年; 针对传统管式重整反应器甲烷转化率低的问题,设计了一种具有多端口进料结构的微型管式重整制氢反应器,并采用COMSOL多物理场模拟软件对该反应器的重整性能进行了计算研究,分析了反应温度、汽碳比等工作参数对其性能的影响规律。计算结果表明:当反应温度在773~973K范围内变化时,甲烷转化率以及产物中H2、CO的摩尔分数会随反应温度升高而增大;当汽碳比在2~4范围内变化时,甲烷转化率随汽碳比增大而增大,而产物中H2、CO的摩尔分数则随着汽碳比的增大而减小;沿气体流动方向,甲烷转化率和产物中H2、CO的摩尔分数受进料多端口特征的影响呈锯齿状波动变化,并呈总体上升趋势,在反应器出口处达到最大值。将多端口进料结构反应器与传统管式反应器进行比较研究,发现所提出的新结构反应器分别在600~1 100K的反应温度区间以及2~5汽碳比区间内其甲烷转化率都高于传统管式反应器;在873~973K区间内甲烷转化率可达93%左右;当汽碳比增大到4后,继续增大汽碳比对甲烷转化率的提高已无明显作用,建议合理的汽碳比区间为3~4。; 田丽萍徐晗龚小炜党政; 关键词：制氢重整反应反应器

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国家自然科学基金(50976092)