作者：孙成斌; 魏炜; 刘凤霞; 许晓飞; 刘志军固体氧化物燃料电池数值模拟电流密度积碳
摘要：为研究CH4-H2O在镍基阳极固体氧化物燃料电池(SOFC)的传质传热、催化重整与电化学反应的关系,构建了一种单通道板式SOFC三维数值模型,模型耦合了质量、动量、能量、电荷传递以及CH4-H2O重整反应动力学,对操作温度、水碳比(S/C)、特别是电流密度(J)等影响因素进行分析并通过实验验证了模型的有效性。结果表明,CH4-H2O重整反应速率随温度变化明显;当J=0.6 A/cm^2时,操作温度高于750℃,S/C在3~3.5左右可防止直接CH4-H2O重整引起的热力学积碳;电流密度与CH4转化率、燃料利用率和CH4-H2O重整速率反应密切相关,当J>0.45 A/cm^2时,CH_4转化率迅速上升,但当J达到0.9 A/cm^2后,CH4转化率趋于平稳。电流密度越大,燃料利用率越高,当J=0.9 A/cm^2,燃料利用率可达73.2%;此外,电流密度有助于抑制热力学积碳。
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