本文選題：燃料電池 + 熱力學模型　； 參考：《中國科學技術(shù)大學》2017年碩士論文

【摘要】：如何通過清潔、有效和環(huán)保的手段來產(chǎn)生能源是當今科學家面臨的主要挑戰(zhàn)。燃料電池是將燃料的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的能源裝置。相比于傳統(tǒng)熱機,燃料電池不需要燃燒,且不受卡諾循環(huán)約束。這就使得燃料電池不僅綠色環(huán)保而且可以獲得更高的發(fā)電效率。燃料電池的靜態(tài)性質(zhì)也意味著安靜的運行沒有噪音或振動。燃料電池不僅可作為小型電子產(chǎn)品的電池,而且可以用來作為集中的供電系統(tǒng)。總之燃料電池提供更清潔,更有效,可能是最靈活的化學與電能轉(zhuǎn)換受到各個國家重視。本篇碩士論文圍繞建立一個普適的熱力學模型來計算不同燃料不同條件下的最大電效率展開。本篇碩士論文共分為四章。各個章節(jié)的主要內(nèi)容如下:第一章首先介紹燃料電池的研究背景、分類和燃料電池的發(fā)展歷史,然后講述燃料電池的基本原理,最后總結(jié)了固體氧化物燃料電池(SOFC)的結(jié)構(gòu)和材料。第二章首先從化學平衡態(tài)開始介紹了碳氫燃料的重整反應(yīng),擬合了各個熱力學量的多項式展開系數(shù),并且計算了甲烷的重整反應(yīng)。第三章基于自熱維持熱力學模型推導出碳氫燃料電池最大電效率的解析表達式,并通過計算以甲烷和丙烷為燃料的燃料電池在不同運行條件下可獲得的最大電效率,分析燃料利用率、溫度、水碳比、熱交換效率對電效率的影響。第四章對整篇論文進行總結(jié)。
[Abstract]:How to generate energy through clean, efficient and environmental means is a major challenge for scientists today.Fuel cell is an energy device that converts the chemical energy of fuel directly into electric energy.Compared with conventional heat engines, fuel cells do not require combustion and are not constrained by the Carnot cycle.This makes fuel cells not only environmentally friendly but also more efficient at generating electricity.The static nature of the fuel cell also means that there is no noise or vibration in quiet operation.Fuel cells can be used not only as batteries for small electronic products, but also as centralized power supply systems.In short, fuel cells provide cleaner, more efficient, and perhaps the most flexible chemical and electrical conversion among countries.In this thesis, a universal thermodynamic model is established to calculate the maximum electrical efficiency under different fuel conditions.This thesis is divided into four chapters.The main contents of each chapter are as follows: the first chapter introduces the research background, classification and development history of fuel cell, and then describes the basic principle of fuel cell.Finally, the structure and materials of solid oxide fuel cell (SOFC) are summarized.In the second chapter, the reforming reaction of hydrocarbon fuel is introduced from the chemical equilibrium state, the polynomial expansion coefficients of each thermodynamic quantity are fitted, and the reforming reaction of methane is calculated.In chapter 3, the analytical expression of the maximum electric efficiency of hydrocarbon fuel cell is derived based on the thermodynamic model of self-heating maintenance, and the maximum electric efficiency of the fuel cell using methane and propane as fuel under different operating conditions is calculated.The effects of fuel utilization, temperature, water / carbon ratio and heat exchange efficiency on electric efficiency are analyzed.Chapter four summarizes the whole thesis.
【學位授予單位】：中國科學技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM911.4

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本文編號：1733493