| 工业尺寸固体氧化物燃料电池高效及阳极安全运行条件研究 |
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| 引用本文： | 王怡戈,李航越,吕泽伟,韩敏芳,孙凯华.工业尺寸固体氧化物燃料电池高效及阳极安全运行条件研究[J].化学学报,2022,80(8):1091-1099. |
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| 作者姓名： | 王怡戈 李航越 吕泽伟 韩敏芳 孙凯华 |
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| 作者单位： | a 清华大学能源与动力工程系 电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室 北京 100084b 清华大学能源与动力工程系 燃料电池与储能研究中心 北京 100084c 徐州华清京昆能源有限公司 徐州 221001 |
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| 基金项目： | 国家重点研发计划(2018YFB1502203) |
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| 摘 要： | 固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)是一种清洁高效的能源转化装置, 如何提高SOFC的发电效率, 并保证阳极不发生局部氧化, 是工业界与学术界的焦点问题之一. 建立了工业尺寸SOFC的效率测试与评价方法, 通过对比多组高燃料利用率下的电池效率测试结果, 发现在相同燃料利用率下, 电压会随电流的增大而下降. 因此, 较低的电流有利于达到更高的效率, 较大的电流则有利于输出更高的功率. 此外, 研究了高燃料利用率下放电时电压波动与阳极局部氧化的关联, 通过分析阳极Ni的临界氧化条件, 提出了避免发生阳极局部氧化的电池安全运行条件: 电池的输出电压应高于Ni的临界氧化电动势. 基于所采用的电池和测试参数, 发现在各个电流及温度下, SOFC发电效率大于50%时, 对应的燃料利用率一般在77%~90%这一区间内, 当燃料利用率为87.10%时, 电池具有最大的发电效率. 尽管对于不同材料、结构和制备工艺的SOFC, 其最高效率所对应的工况会有所差异, 但所提出的效率测试及评价方法和阳极安全运行的判断条件具有一定的普适性, 可以根据实际需求中高功率、高效率及长期稳定运行的重要程度, 确定相应的高效及阳极安全运行条件.
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| 关 键 词： | 固体氧化物燃料电池 高效率 高燃料利用率 阳极局部氧化 安全运行条件 |
Study of Operating Conditions for High Efficiency and Anode Safety of Industrial-Size Solid Oxide Fuel Cell |
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| Yige Wang,Hangyue Li,Zewei Lyu,Minfang Han,Kaihua Sun.Study of Operating Conditions for High Efficiency and Anode Safety of Industrial-Size Solid Oxide Fuel Cell[J].Acta Chimica Sinica,2022,80(8):1091-1099. |
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| Authors: | Yige Wang Hangyue Li Zewei Lyu Minfang Han Kaihua Sun |
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| Institution: | a Department of Energy and Power Engineering, State Key Laboratory of Control and Simulation of Power System and Generation Equipments, Tsinghua University, Beijing 100084, Chinab Department of Energy and Power Engineering, Center for Fuel Cell & Energy Storage, Tsinghua University, Beijing 100084, Chinac Xuzhou Huatsing Jingkun Energy Co. Ltd., Xuzhou 221001, China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | solid oxide fuel cell high efficiency high fuel utilization local oxidation of anode safe operating condition |
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