直接碳燃料電池是典型的需要進(jìn)行多尺度耦合分析的研究對(duì)象。宏觀上的電化學(xué)反應(yīng)、物質(zhì)擴(kuò)散、氣體流動(dòng)等過程,加上微觀上多種物質(zhì)在電極內(nèi)部的擴(kuò)散和遷移作用這都需要從多尺度視角來研究化學(xué)電源內(nèi)在復(fù)雜的反應(yīng)機(jī)理。新能源技術(shù)和清潔能源發(fā)電技術(shù)的快速發(fā)展,給高能量電池體系帶來了更嚴(yán)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(diǎn)。本文以MHDCFC為研究對(duì)象,首次采用有限元方法（Finite Element Method）,使用COMSOL Multiphysics模擬軟件對(duì)數(shù)值模型進(jìn)行耦合分析,重點(diǎn)考慮了電池體系中的電化學(xué)反應(yīng)、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(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)和物理化學(xué)特性參數(shù)對(duì)其放電性能的影響,最后對(duì)化學(xué)電源性能優(yōu)化提供一些建議。建立一套數(shù)學(xué)模型,對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與模型數(shù)據(jù),探討和對(duì)比模型的真實(shí)性,在電流密度小于10 mA·cm^-1,模型計(jì)算的輸出電流密度由于不可逆反應(yīng)導(dǎo)致活化極化計(jì)算值計(jì)算值變小,導(dǎo)致計(jì)算的電流密度結(jié)果變大,模型的整體一致性不錯(cuò)。通過3D模型,觀察電池的... 

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

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Jacques設(shè)計(jì)的直接碳燃料電池示意圖

圖 1-2 SARA 設(shè)計(jì)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(guó)能源部提供的原有的燃料電池基礎(chǔ)上，Gregory A.Hackett 等[23]改變了原理。測(cè)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(zhǔn)，同時(shí)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(dá)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(shè)計(jì)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(chǔ)上，Gregory A.Hackett 等[2測(cè)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(zhǔn)，同時(shí)用溶劑萃取碳礦物。結(jié)果表明 SECO 棒的電池開路電壓達(dá)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(xiàn)】：
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(xué). 2000(01)
[2]中國(guó)超純煤的研制[J]. 陳文敏.  煤炭科學(xué)技術(shù). 1994(06)



本文編號(hào)：3352683