文献类型：学位论文

作　　者：陈宁

导　　师：季炫宇 陈娟

授予单位：重庆科技学院

学科专业：资源与环境

授予学位：硕士

学位年度：2024

语　　种：中文

摘　　要：2023年中国国内火力发电量为6.2万亿千瓦时，约占当年电力总生产量的69.66%，说明火力发电仍然是中国主要发电方式，但通过化石能源来驱动的热机的发电方式存在许多弊端。热机发电方式受卡诺循环的限制，发电效率较低，在 30~40%;热机发电系统具有规模效应，适用于大规模集中发电，而不适用于小规模、分布式发电系统。在“碳达峰，碳中和”的大背景下，更需要一种具有更高能量转化效率、小规模分布式、低排放的能源转化技术。固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell, SOFC）是一种利用燃料气体进行发电的装置，避免燃料气体直接燃烧，通过电化学反应中电子转移对外输出电能。不同于现有热机发电装置，SOFC具有不受卡诺循环限制的高发电效率、无机械传动低噪声和低污染排放等优点。天然气作为分布广泛、储备量大的能源，其含有大量的 CH4，作为燃料气体供给 SOFC-CHP 系统（Solid Oxide Fuel Cell-Combined Heat and Power）可以实现50%以上的净发电效率和90%以上的热电联产效率，该热电联产技术具有广大的发展前景。　　若SOFC直接以CH4为燃料气，会导致电堆在运行21h后SOFC阳极积碳，大大降低使用寿命，所以必须在CH4通入SOFC之前进行重整预处理。本文主要针对甲烷水蒸气重整反应、500W-SOFC电堆电化学性能、SOFC数值模型的建立与验证、SOFC-CHP系统的搭建与性能分析等方面研究。　　（1）甲烷水蒸气重整实验与 SOFC 电堆电化学性能实验方面的分析：在一定范围内，合理的水碳比、反应温度、反应压力对甲烷水蒸气重整反应有正向促进的作用，而在其他条件不变且装置承载能力有限的情况下，增大CH4流量不能促进反应进行;适当燃料气体流量、适当的空气流量以及合适的反应温度对于提高SOFC对外输出有正向促进作用。　　（2）SOFC建模及

关 键 词：热电联产系统 固体氧化物燃料电池 甲烷湿重整合成气  电化学性能  系统建模  

分 类 号：TK019[能源动力类]