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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.

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(yōu)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(fā)電系統(tǒng)通常由多個電堆組裝而成，系統(tǒng)穩(wěn)定性優(yōu)越。SOFC 多堆系統(tǒng)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。

具有發(fā)電效率高、燃料范圍廣、環(huán)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(jù)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。

“COMSOL多物理場耦合仿真技術與應用-燃料電池”COMSOL仿真基礎 1、COMSOL軟件基本操作1.1創(chuàng)建模型一般步驟1.2幾何創(chuàng)建方法1.3 網格劃分技巧1.4 方程及邊界設置2、后處理2.1 數(shù)據(jù)集創(chuàng)建2.2 衍生量的計算2.3 結果圖的繪制實例操作：肋片散熱模型，化整為零式網格劃分模型COMSOL燃料電池仿真技術詳解 3、燃料電池仿真

2、專題一課程主要講解燃料電池仿真應用，以燃料電池仿真、多孔電極模型、塵氣輸運模型、紐扣電池模型、連接體模型、直接碳燃料電池模型（傳質-導電-電化學-熱多場耦合）以及應力分析為例，帶大家掌握COMSOL仿真從簡到真的燃料電池建模方法。

在評估電池運行的可靠性和安全性時，電池模塊的用戶將會用到幾個重要的新增功能，其中包括設置熱失控傳播的模型等。COMSOL 電化學技術總監(jiān) Henrik Ekstrom 說：“新版本推出了令人興奮的電池包分析接口，這些功能對于研究充放電動態(tài)過程和熱管理仿真的電池開發(fā)人員來說將非常實用。”

本文綜述了COMSOL Multiphysics在電解質、正極、負極、界面和電池組等不同尺度研究中的應用，如圖9所示：在微觀尺度上，是以納米和微米顆粒來建模并分析其中的物理問題，如正極材料內的離子/電子的擴散、空間電荷層的分布、SEI的電場分布、顆粒內的電化學應力等問題；在介觀至宏觀的空間尺度上，是以微型電池和電池內部組件(正極、電解質、負極)來建模，該尺度上涉及包括鋰離子的通量分布、鋰枝晶的生長、

氫燃料電池是通過氫氣和氧氣的化學能直接轉換成電能的發(fā)電裝置，可廣泛應用于交通、工業(yè)、建筑、軍事等領域，燃料電池本質是水電解的“逆”裝置，直接將化學能轉化為電能，有無需燃燒、功率密度高等特點。按照電解質的不同，常用的燃料電池可分為質子交換膜燃料電池（PEMFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）和磷酸型燃料電池（PAFC）、堿性燃料電池 （AFC）和碳酸型燃料電池 （MCFC）等。

2 圓柱電池組溫度場建模與仿真條件2.1 電池組二維模型建立與網格劃分對模型進行了部分簡化的處理后，使用COMSOL進行了二維建模，建模如圖1所示，選擇了25個18650電池為一組進行建模，并只考慮了平行、X形以及梯形的布置形式，模型左邊藍色線條為進風口，右邊為出風口，如圖1所示。

基于可逆電化學反應的電解技術提供了一種“波動電-燃料”的新路徑，這一路徑可以電解H2O產出H2等符合新型能源結構的綠色燃料，通過與可逆固體氧化物電池技術的結合，電網的儲能產業(yè)與電解的制氫產業(yè)極有可能互助互利，即采用可再生能源波動性電能進行電解水，使得儲能成本能夠進一步降低，同時也將間接性問題產生的大量棄電轉化為氫能，實現(xiàn)高效的可再生能源消納。

使用高熱和低熱 　　管狀固體氧化物電解(SOE)技術利用工業(yè)過程中的蒸汽分解為氧氣和氫氣，利用工業(yè)過程中的熱量降低分解分子所需的能量水平，從而降低制造氫氣或通過分解二氧化碳分子合成氣體的成本。　　管子內外的電極提供分裂分子的能量。陶瓷材料允許氧離子逸出，同時保留氫離子。

質子膜燃料電池 燃料電池部分的功能更新主要針對質子膜燃料電池，覆蓋多個方面： 流體分析功能 燃料電堆化學反應模型 泵/壓縮機模型 換熱器模型 典型壓降模型 (管路、閥等) 穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)求解器 瞬態(tài)仿真的控制模型

參考案例-多相流體-離散多相：翼型結冰· 燃料電池汽車 (FCEV)：模擬燃料電池堆內部的化學反應、流動、傳質和傳熱過程，是燃料電池設計的核心工具。參考案例-電化學-固體氧化物燃料電池· 自動駕駛與傳感器清潔：模擬激光雷達、攝像頭等傳感器表面的污染情況，并設計高效的清潔噴嘴。

具體通過COMSOL Multiphysics光-電-熱耦合模塊研究了傳統(tǒng)鈣鈦礦太陽能電池中的溫度分布。在COMSOL Multiphysics波動光學模塊、半導體模塊和固體傳熱模塊的三維向導中進行仿真。02建模與仿真1.

其中，固體氧化物燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell,SOFC）和熔融碳酸鹽燃料電池（ Molten CarbonateFuel Cell, MCFC）是發(fā)電領域最具應用前景的燃料電池，也是未來大規(guī)模清潔發(fā)電站的優(yōu)選對象。集中式可再生能源發(fā)電方案可以將周邊的氫氣運輸?shù)桨l(fā)電站進行發(fā)電，并利用現(xiàn)有的電力網絡進行電力輸配。

恒定電流的求解相比變化電流不需要設置復雜的電解質濃度等，僅需設置鋰離子電池物理場的控制參數(shù)，以及對變化電流中的電池放電倍率的參數(shù)化掃描。結合前述的理論推導，應用 COMSOL建模并通過對編譯方程、恒定電流、變化電流及電流分布等參數(shù)的初始化及求解，得到一維模型。

燃料電池是一種非燃燒過程的電化學能轉換裝置，將氫氣（等燃料）和氧氣的化學能連續(xù)不斷地轉換為電能，是發(fā)電設備而非儲能設備。根據(jù)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。