固體氧化物燃料電池
關注創建者：蘑菇寫手 創建時間：2020-11-15
固體氧化物燃料電池的視頻教程
基于Fluent的固體氧化物燃料電池(SOFC)建模
采用Fluent SOFC模塊進行固體氧化物燃料電池建模 采用ANSYS meshing 網格劃分并定義邊界 采用fluent 和sofc模塊完成燃料電池單流道仿真計算
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基于Aspen plus的燃料電池系統（SOFC）建模
還在為Aspen燃料電池建模犯難嗎，這門課程適合你哦。 采用Aspen plus軟件對固體氧化物燃料電池進行系統建模 包括aspen的常規模塊和Fortran模塊的使用方法。 本門課程有大量的個人整理的資料提供 購買了課程的可以加我微信拿資料和答疑，微信號在最后一節課里,工作比較忙，沒有及時回復的多理解。 發票聯系技術鄰客服
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STARCCM+系列CFD課程13-電化學與電池
課程安排： <01> 電化學與電池-課程介紹 <02> 電化學-電鍍 <03> 固體氧化物燃料電池 <04> 電熱建模-電池包冷卻 <05> 熱失控-電池包放熱和通風 <06> Simcenter STAR-CCM
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固體氧化物燃料電池的實例教程
基于熱應力分析的固體氧化物燃料電池陽極功能層優化設計[J]. 無機材料學報，2017，32(4)：400-406. XIE Jiamiao，WANG Fenghui. Optimization design ofanode functional layer of solid oxide fuel cell based onthermal stress analysis[J]. Journal of Inorganic Materials，2017，32(4)：400-406.
[4] FAN P，LI G，ZENG Y，et al. Numerical study on thermalstresses of a planar solid oxide fuel cell[J]. InternationalJournal of Thermal Sciences，2014，77：1-10.
[5] 宋明，杜傳勝，王炳英，等. 梯度孔隙陽極固體氧化物燃料電池的熱應力[J]. 硅酸鹽學報，2022，50(5)：1-8. SONG Ming，DU Chuansheng，WANG Bingying，et al.Thermal stress of solid oxide fuel cell with gradientporosity anode[J]. Journal of the Chinese CeramicSociety，2022，50(5)：1-8.
[6] 宋明，王文慧，杜傳勝，等. 平板式固體氧化物燃料電池的熱機械行為[J]. 硅酸鹽學報，2021，49(3)：476-482.
展開 固體氧化物燃料電池（SOFC）是可再生能源轉換裝置，由于其低排放、高效率和易于獲得等優點，成為具有巨大潛力的能源裝置選擇之一。大型SOFC固定式發電系統通常由多個電堆組裝而成，系統穩定性優越。SOFC 多堆系統通常由多個堆和平衡的組件組成，包括輸配電網絡 、熱交換器和廢氣處理裝置。由于流量、溫度和燃料之間的密切關系，電堆的結構可以顯著影響這些物理量的分布。因此，參數的任何不均勻性都會影響整個堆棧的均勻性。為了提高系統的一致性，有必要研究系統的流量和溫度分布以及進行有效的熱管理。
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成果掠影
近期，華中科技大學能源與動力工程學院涂正凱研究員團隊提出了一種使用旁通閥的多堆固體氧化物燃料電池（SOFC）系統均勻熱管理方法，來解決溫度分布不均的問題。流量網絡計算出的流量特性和電堆的電熱特性決定了旁通閥的開度（或空氣混合比）。結果表明，在 5 kW 多堆系統中，通過所提出的熱管理策略，可以將 60 K 的最大溫差降至 0 K。旁通閥的應用使系統能夠達到溫度一致性，整個SOFC系統的熱效率在設定溫度下最高可提高50%。相關研究成果以“Thermal management of bypass valves for temperature difference elimination in a 5 kW multi-stack solid oxide fuel cell system”為題發表于《Applied Thermal Engineering》。
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圖文導讀
圖1 集成多堆棧流配置的示意圖。
展開 7月24日，ANSYS中國官方將在上海舉辦「ANSYS鋰電池及燃料電池研討會」，此次研討會特別邀請到了負責這個解決方案的ANSYS首席研發專家李少平博士和李革農博士，為大家分享ANSYS FLUENT在鋰離子電池、燃料電池以及通用電化學方向的仿真技術應用和前沿發展，主要涵蓋MSMD模塊、MSMD高級功能、鋰離子電池熱失控、質子交換膜燃料電池PEMFC、固體氧化物燃料電池SOFC、腐蝕、電鍍、通量電池及鋰離子電極建模等。
此外，ANSYS中國的流體高級工程師井文明將會就鋰離子電池仿真中的熱失控及LTI ROM進行現場演示，期待您的參與！
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ANSYS鋰電池及燃料電池研討會
2019年7月23日 (周二)
眾所周知，中國已將新能源汽車作為七大戰略性產業之一。近年來新能源汽車市場蓬勃發展，呈現爆發式的增長，動力電池技術作為其核心和瓶頸一直是研究的重中之重。中國車企以純電動和插電混合動力汽車為主，兼顧燃料電池汽車路線。因此，鋰離子電池和燃料電池在未來相當長時間將是動力電池主要發展方向。
ANSYS擁有目前市場上關于鋰電池和燃料電池最完善也是最被廣泛采用的解決方案。
時間地點
會議時間：7月23日（周二）
會議地點：上海浦東錦江湯臣酒店
報名方式：付費報名，500/人或輸入邀請碼報名參與
報名鏈接：http://t.cn/AipaRV75
技術鄰粉絲專享：客服手上目前有為數不多的幾個6折優惠碼，報名享優惠，先到先得！
展開 【引言】
質子陶瓷燃料電池，像它們的高溫固體氧化物燃料電池對應物一樣，可以直接使用氫氣和碳氫化合物燃料以高于50％的效率發電。過去大部分的碳氧化合物燃料電池，主要關注于氧離子傳導電解質的固體氧化物燃料電池。但是，當這種燃料電池直接以含烴和/或含硫燃料運行時會發生碳沉積（焦化）和硫中毒，導致隨著時間的推移嚴重的電池的性能下降。盡管研究表明碳氫化合物燃料質子陶瓷燃料電池具有良好的性能和抗焦化能力，但還沒有關于長期耐久性的系統研究。
【成果簡介】
近日，美國馬里蘭大學的Chuancheng Duan和ryan O’Hayre（共同通訊）作者等人，研究了在500至600℃之間，11種不同燃料（氫氣，甲烷，家用天然氣（含和不含硫化氫），丙烷，正丁烷，異丁烷，異辛烷，甲醇，乙醇和氨）的質子陶瓷燃料電池的長期測試結果。經過6000多個小時的電池測試，幾種燃料中都表現出優異的性能和卓越的耐用性（在大多數情況下，每1000小時降解量低于1.5個百分點），而無需對電池組成或結構進行任何修正。電池可以容忍大幅度的溫度的波動，即使經過數千小時的運行，也沒有觀察到焦化現象。同時，對于低溫和高溫燃料電池而言，硫磺是一種臭名昭著的毒物，當與商用燃料一致供應時，不會影響質子陶瓷燃料電池的性能。質子陶瓷燃料電池器件展現的燃料靈活性和長期耐用性凸顯了該技術的前景以及其商業應用的潛力。相關成果以“Highly durable, coking and sulfur tolerant, fuel-flexible protonic ceramic fuel cells”為題發表在Nature上。
展開 背景和概述
燃料電池是一種直接將燃料的化學能轉化為電能的裝置。已被譽為是繼水力、火力、核電之后的第四代發電技術。這種電化學能可提供外部負載所需要的直流電能，并且燃料電池不排放任何氮氧化物和硫氧化物。具有發電效率高、燃料范圍廣、環境污染小、可靠性高等特點。
圖1 燃料電池基本結構包括陽極（燃料電極）、陰極（氧電極）和電解質
根據燃料電池中使用的電解質種類，可以將其分為堿性燃料電池、磷酸燃料電池、固體氧化物燃料電池等6種。其中固體氧化物燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）的工作溫度較高，在600℃-1000℃之間，高效的SOFC熱管理對于提高電池功率密度、維持系統安全穩定運行具有重要意義。
問題和難點
1. SOFC對工作溫度要求嚴格：電堆溫度過低時，電池片功率密度小、發電效率低下；電堆溫度過高、溫差過大以及溫度場分布不均時都會導致密封材料快速老化，電池片和連接體發生形變，甚至斷裂，從而導致電堆性能急劇下降；
2. 依賴于復雜的傳質傳熱過程、瞬態能量守恒等定律，雖然能準確預測溫度場形成和梯度分布等機理特性，但模型求解時間長，無法滿足在線計算時間限制的要求；
3. 基于模型的溫度控制系統需要依賴高精度的溫度分布模型。
解決方案：基于DTEmpower的燃料電池溫度分布建模
為了對SOFC在不同工作條件下的溫度分布進行建模，為快速評估SOFC的可靠性提供模型支撐，本案例基于DTEmpower數據建模平臺，采用數據驅動的方法建立溫度分布的數據模型，為SOFC的快速評估提供模型支撐。
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STAR-CCM+ 的核心優勢為何備受汽車行業青睞？
1.
</p><p>Ansys CFD產品提供專門的電解制氫和燃料電池仿真模塊，可對質子交換膜電解水、堿性電解水、質子交換膜燃料電池和固體氧化物燃料電池等多種氫能生產及利用過程進行仿真模擬，可根據用戶指定的設計輸入參數快速獲取高精度的三維多物理場結果，指導用戶分析產品的電化學性能、組份分布狀況并進行產品的熱管理、水管理等；同時結合Ansys ROM降階技術還可實現三維仿真結果降階為高精度數學模型，供系統級仿真模型使用
根據電解質的不同，分為堿性燃料電池AFC、磷酸燃料電池PAFC、熔融碳酸鹽燃料電池MCFC、固體氧化物燃料電池SOFC、質子交換膜電池PEMFC。
來自中國北方車輛研究所某學科團隊技術首席王嘉煒、長春理工大學教授/技術首席張云賀、上海船舶研究設計院高級工程師程宣愷、中國建筑研究科學院技術經理樊榕、國家新能源汽車技術創新中心數字化部部長王澤興、廣汽埃安新能源汽車股份有限公司流體熱仿真工程師鄧小強、清華大學車輛與運載學院博士蹇浩宇、南京天洑軟件有限公司高級工程師陳駿喆八位嘉賓帶來了八場精彩的主題技術報告，涵蓋了特種車輛、高端制造裝備、船舶設計、儲能電站、新能源汽車、固體氧化物燃料電池等多個行業
本研究建立的紙基微流體燃料電池模型主要基于甲醇和氧氣的電化學反應，反應
過程中產生二氧化碳和水。反應逸出的電子通過外部電路傳遞，從而在電路中產生電
流。陰極反應釋放出大量羥基離子，形成堿性電化學反應環境，有效地促進了反應過
程，采用氫氧化鉀溶液作為燃料的支持溶液和電解質能維持堿性反應環境。
模型和仿真結果如圖所示：
小沖桿試驗評價平板式固體氧化物燃料電池釬焊密封接頭力學性能研究[J]. 機械工程學報，2021，57(10)：178-186.
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成果掠影
近期，華中科技大學能源與動力工程學院涂正凱研究員團隊提出了一種使用旁通閥的多堆固體氧化物燃料電池（SOFC）系統均勻熱管理方法，來解決溫度分布不均的問題。流量網絡計算出的流量特性和電堆的電熱特性決定了旁通閥的開度（或空氣混合比）。
圖源：CSIRO
澳大利亞聯邦科學與工業研究組織(CSIRO)和 RFC Ambrian 共同創立了 Hadean Energy，致力于將尖端技術商業化，公司的特點是采用電解技術，對風能和太陽能的需求減少30%，這在使綠色制氫盡可能高效和具有成本效益的競爭中取得了重大進展，并有助于重工業脫碳。
Hadean Energy將在BlueScope的Port Kembla鋼鐵廠試驗這項尖端技術
I
在我國雙碳目標戰略下，氫能已經成為應對氣候變化、構建現代能源體系的重要組成部分。氫能的產業鏈很長，主要包括從“生產”、“儲存與運輸”到“使用”三個環節。我國氫能產業仍處于成長期，還存在很多亟待解決的問題，如膜電極材料及制備工藝，氫脆現象，系統集成等
氫能源仿真測試系列直播
本次研討會整合西門子綠色氫能行業的仿真測試解決方案
來源 | Renewable Energy
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背景介紹
質子交換膜燃料電池（PEMFC）是一種將氫能轉化為電能的直接能源裝置，具有能源效率高、啟動快、無污染排放等優點，因而被廣泛應用于分布式發電、便攜式供電、交通運輸等領域。然而，PEMFC在輸出電能的同時釋放大量廢熱，影響其工作溫度。過高的溫度會導致膜電極組件降解并造成不可逆的損壞
