燃料电池系统最大热力学电效率及对氢气、甲烷和丙烷的应用结果（英文）

燃料电池系统的最大电效率(η_e~(max))对理解和发展燃料电池技术至关重要.本文通过对燃料电池系统的热力学分析,在考虑加热燃料与空气至燃料电池工作温度的热量需求的基础上,建立了燃料电池运行过程的能量平衡关系,进而推导出了η_e~(max)的显式理论表达式.结果表明,与卡诺效率不同,η_e~(max)与燃料有关.由于除氢燃料外,计算η_e~(max)需要进行化学平衡计算,本文推导了烷烃燃料化学平衡态的解析解.所得理论模型被用于分析温度(T)与燃料水含量及废热回收率对η_e~(max)的影响.结果表明,甲烷和丙烷燃料的η_e~(max)随温度的升高而显著降低.此外,对中等废热回收率且运行于700℃≤T≤900℃的燃料电池系统,氢气燃料的η_e~(max)要高于甲烷和丙烷燃料的η_e~(max).