熔融碳酸鹽燃料電池內(nèi)流動(dòng)過(guò)程數(shù)值分析.pdf

1、當(dāng)今世界面臨的重大問(wèn)題之一就是環(huán)境保護(hù)和能源的合理利用。隨著環(huán)境污染加劇和能源的消耗，尋求并發(fā)展高效、節(jié)能的發(fā)電技術(shù)已迫在眉睫。燃料電池就是一種高效率、環(huán)境友好的發(fā)電裝置，它的發(fā)電原理是把通過(guò)燃料和氧化劑氣體反應(yīng)生成的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）由于其可用燃料種類多，發(fā)電效率高等優(yōu)點(diǎn)而備受重視。
　　我國(guó)對(duì)MCFC的研究相對(duì)落后，目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有MCFC試驗(yàn)電廠運(yùn)行，實(shí)驗(yàn)研究費(fèi)用也較高，而對(duì)MCFC的數(shù)值模擬

2、既能夠節(jié)省經(jīng)費(fèi)，也能夠較好地為建設(shè)電廠給予理論基礎(chǔ)。
　　本文首先簡(jiǎn)要論述了我國(guó)能源狀況以及大力發(fā)展燃料電池，特別是MCFC的優(yōu)勢(shì)。擬從宏觀上使用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）方法，建立模型，對(duì)MCFC進(jìn)行模擬計(jì)算。其次，利用能斯特方程，求解電池開(kāi)路電壓（近似等于電池電動(dòng)勢(shì)），研究其理論電池特性，并分析各個(gè)因素對(duì)電池電勢(shì)的影響。結(jié)果顯示，溫度是影響電池開(kāi)路電壓最重要的因素。
　　同時(shí)燃料電池通道內(nèi)氣體流場(chǎng)也會(huì)影響溫度場(chǎng)的分布，均勻的

3、流場(chǎng)會(huì)使溫度場(chǎng)分布更均勻，電極壽命更高。因而對(duì)氣體流場(chǎng)的研究也是至關(guān)重要的。本文利用商業(yè)軟件FLUENT分別建立陽(yáng)極和陰極氣體通道模型，確定質(zhì)量守恒方程、動(dòng)量守恒方程、能量守恒方程以及電化學(xué)反應(yīng)方程，由于FLUENT中沒(méi)有MCFC模塊，作者從化學(xué)反應(yīng)速度定義出發(fā)，定義此電化學(xué)反應(yīng)速度，添加源項(xiàng)，建立數(shù)值模型，研究其內(nèi)部溫度場(chǎng)、氣體流場(chǎng)和電流密度的分布情況，分析氣體入口速度、水氣比以及電池工作溫度對(duì)電池的影響，并考查電池工作電壓變化情況，