固體氧化物燃料電池（SOFC）質(zhì)、熱傳遞及電化學(xué)反應(yīng)等均屬不可逆?zhèn)鬟f過程,將其存在的唯象關(guān)系與熵產(chǎn)結(jié)合,對SOFC中粘性耗散、熱傳導(dǎo)、擴(kuò)散傳質(zhì)、活化極化及歐姆熱熵產(chǎn)等進(jìn)行度量,并考察溫度、燃料流量、H₂摩爾分?jǐn)?shù)、肋寬與通道寬之比（RCR）及通道橫截面之比（CSR）對SOFC不可逆熱力學(xué)的性能影響。結(jié)果表明,H₂-SOFC中各局部熵產(chǎn)沿電池長度方向均下降,傳質(zhì)熵產(chǎn)占主導(dǎo),其次是活化極化熵產(chǎn)。各全局熵產(chǎn)與?損失隨電流密度的增大而增大,?效率逐漸降低（92%～65%）,發(fā)電效率先增后減;工作電壓（0.7 V）下,升溫以及降低H₂摩爾分?jǐn)?shù)和燃料流量,燃料利用率、?效率與發(fā)電效率均增大。相同電流密度時(shí),RCR越小,?效率及發(fā)電效率越高,CSR對性能影響不顯著。 

【文章來源】：電源技術(shù). 2020,44(11)北大核心

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【部分圖文】：

圖１?ＳＯＦＣ單通道計(jì)算模型??１．２數(shù)學(xué)模型??１．２．１傳輸控制方程??

電流密度／（Ａ?？?ｃｎＴ２）??（ａ）各全局熵產(chǎn)??＾?０．９５??備０．９０??顧?０．８５??抽?０．８０??卜５??０．７０??０．０?０．２?０．４?０．６?０．８?１．０??Ｘ／Ｌｃｇ??（ａ）平均電流密度及過電勢??０．１０??０．０８?，??０．０６?；??０．０４??０．０２??０．００??（ｂ＞各局部熵產(chǎn)??圖４?平均電流密度、過電勢與各局部熵產(chǎn)沿電池長度；ｃ方向的分布圖??向，氏和０２不斷被消耗，分子擴(kuò)散通量減小減小，但隨著??濃差逐漸增大，兄趨于平緩。本文氣體以層流方式流動(dòng)，剪??切應(yīng)力形成的渦流較小，故５＾可忽略不計(jì)，導(dǎo)熱不可逆不顯??著。??２．３不同操作條件對全局熵產(chǎn)及ＳＯＦＣ熱力學(xué)性能??的影響??２．３．１操作溫度的影響??發(fā)電過程中全局熵產(chǎn)的變化如圖５（ａ）所示，五項(xiàng)全局熵??產(chǎn)均隨電流密度的増大而増大，增長率也在變大，而Ｇ？増長??率卻減校受燃料利用率影響大，電流密度越大，燃料利??用率越高，但由于產(chǎn)物Ｈ２０的逐漸增加會抑制電化學(xué)反應(yīng)，??使得燃料利用率增量減��；Ｇ的驅(qū)動(dòng)力是溫度梯度，隨反應(yīng)??進(jìn)行，溫度梯度增大，增大；與Ｇ。＾的驅(qū)動(dòng)力是電勢差，??因?yàn)橛须妱莶畹拇嬖诓艜霈F(xiàn)電流密度，且活化、歐姆過電??勢隨電流密度的增大而增大，故ＧｐＧｕ及６。１］？增速加快。此??外，由于ＳＯＦＣ傳質(zhì)受濃差和電勢差驅(qū)動(dòng)力的影響，先進(jìn)行組??分?jǐn)U散后產(chǎn)生電流密度，解釋了?在低電流密度時(shí)不以０開??始的原因，而高電流密度區(qū)，極化作用增強(qiáng)，（＾越來越大，超??過Ｇ？。??圖５（ｂ）為溫度對發(fā)電過程中煙損失和煙效率的影響。煙??損失隨電流密度的增加而增大，畑效率逐

始的原因，而高電流密度區(qū)，極化作用增強(qiáng)，（＾越來越大，超??過Ｇ？。??圖５（ｂ）為溫度對發(fā)電過程中煙損失和煙效率的影響。煙??損失隨電流密度的增加而增大，畑效率逐漸降低，說明畑效??ｒｆ＿Ｖ＇??１．０５??１．００??０．１４??０．１２??龍洚技木ＥＨ??究與設(shè)計(jì)??式中：是氏的低熱值，為１０．７９?ＭＪ．ｍ３；％是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下??燃料體積流量，ｍＬ／ｍｉｎ；Ｊ是電池有效面積（電池長與寬的乘??積），ｃｍ２〇??１．３數(shù)值模擬方案??各物理場及熵產(chǎn)主要計(jì)算流程如圖２所示。??輸入鮝數(shù)并定義各域變量Ｉ??設(shè)ｓ邊界條件與初始條件??二次電流分布（ＢｕｌｔｅｒＡＷｍｅｒ和過電勢??Ｎｍｔ方程解電化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)）??化竽傳壜＜Ｆｉｃｋ定律＋對＊??多孔介＊＊最偉遒＞??＋?＋ｔｔｌ??熱［ｍ??ｍ?｜?ｓｔｃ??＋多孔力??置源項(xiàng)??｜自由多孔介？流?＜?自由汰Ｎａｖｉｅｒ－??Ｓｋｔｋｅｒ＾?多孔達(dá)西流?Ｂｒｉｎｋｍａｎ?＞??Ｕ多孔介＊傳熱（熱摶導(dǎo)與熱對流??單位體積供產(chǎn)分布??計(jì)算爛捵失及畑效攀??｜姑果后處理??圖２?各物理場及摘產(chǎn)計(jì)算流程??２結(jié)果與討論??２．１模型驗(yàn)證??燃料流量為１５．４?ｍＬ／ｍｉｎ，空氣流量為６１．７?ｍＬ／ｍｉｎ，將數(shù)??值計(jì)算出的７００、７５０和ＳＯＯＴ下曲線與實(shí)驗(yàn)ＡＦ曲線相比??較，對本文模型進(jìn)＾１?了驗(yàn)證。如圖３所示，本文模型計(jì)算結(jié)果??與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合，代表了電極微觀結(jié)構(gòu)、電化學(xué)反應(yīng)和物質(zhì)／??質(zhì)量／動(dòng)量／熱量傳遞的綜合作用，間接保證了傳輸模型對??ＳＯＦＣ性能預(yù)測的可靠性。，??電流密度／（Ａ?？?ｃｍ，??圖３?Ｈ２－ＳＯＦＣ實(shí)


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