甲烷燃料新型微管固体氧化物燃料电池的理论建模与性能分析

项目名称： 甲烷燃料新型微管固体氧化物燃料电池的理论建模与性能分析

项目编号： No.11374272

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 林子敬

作者单位： 中国科学技术大学

项目金额： 78万元

中文摘要： 本项目旨在建立综合性的甲烷燃料新型纳米复合电极微管固体氧化物燃料电池（nmt-SOFC）多尺度、多物理场耦合的理论与数值模拟方法，并以此进行性能优越的nmt-SOFC 设计。主要研究内容包括：1）基于渗流与配位数理论，发展纳米复合多孔电极的有效电子与离子电导率理论，解释实验观察结果；2）通过密度泛函理论计算，发展甲烷燃料在多孔电极中的化学和电化学反应动力学模型，并解释实验现象；3）综合化学与电化学反应模型、多孔介质气体输运理论、电流输运方程、热传导方程和流体力学方程，建立甲烷燃料nmt-SOFC多尺度多物理场耦合数值模拟方法；4）通过多场耦合数值模拟，深刻认识微管SOFC结构和工作参数对电流、温度、气体组分等物理场分布和电池整体性能的影响；5）建立Ni颗粒生长模型，通过动态模型理解材料组分与微结构对电池性能的影响，进而提出性能稳定的微管SOFC电极设计与工作运行参数。

中文关键词： 纳米复合电极；有效电导率；反应动力学；多尺度多场模拟；镍颗粒生长

英文摘要： This research project aims to develop a comprehensive multi-scale multi-physics theoretical and numerical modeling method for the novel micro-tubular solid oxide fuel cell with nano-composite electrode fueled with methane (named as nmt-SOFC below). The nu

英文关键词： Nnano-composite electrode；Effective electrical conductivity；Reaction kinetics；Multi-scale multi-physics modeling；Ni particle growth