项目名称: 基于碳氢燃料固体氧化物燃料电池积碳过程的动力学机理研究

项目编号: No.51276145

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 能源与动力工程

项目作者: 张兄文

作者单位: 西安交通大学

项目金额: 80万元

中文摘要: 基于碳氢燃料固体氧化物燃料电池(SOFC)先进发电技术对于国家实施节能减排战略具有重要意义。碳化合物气体在高温条件下发生裂解反应产生的积碳问题会影响SOFC工作性能,严重情况下会造成SOFC堆的报废。本项目从碳析出和碳传输两个微观过程来研究并揭示SOFC工作过程中积碳问题发生和发展的动力学机理,建立分别以天然气和煤化气为燃料的SOFC积碳过程发生和发展的动力学模型,并就SOFC工作参数(温度、压力、气体组分)对于碳析出的影响和阳极催化材料镍的特性(尺度、碳溶解度、碳势)对于碳传输的影响分别进行模型和实验研究。基于理解碳析出和碳传输动力学机理基础上,研究并提出控制或抑制SOFC积碳问题发生和发展的有效方法和途径,分析和预测积碳发生和发展过程中SOFC发电性能的变化规律。本项目将最终形成用于解决SOFC积碳问题的理论支撑、预测模型和控制方法。

中文关键词: 固体氧化物燃料电池;积碳;动力学机理;碳氢燃料;

英文摘要: The solid oxide fuel cells (SOFC) have emerged as advanced power generation technology with great promise in achieving high energy/power efficiency with reduced environmental loads. It plays the significant role to achieve the goals of national energy strategies and roadmap.The SOFC performances are degraded as the carbon deposition occurs due to the crack reactions of carbon compound gases under the environment of high temperature and metal catalysis.For serious situration, carbon deposition can lead to the whole stack failing of SOFC. This project aims to establish the kinetic implications of carbon deposition mechanisms by investigating the micro-processes of carbon formation and carbon transportation in the operation of SOFC. The model for kinetic mechanisms of carbon deposition will be developed particularly for natural gas and syngas based SOFC application. The effect of SOFC operation conditions (e.g. temperature, pressure and gases fraction) and catalytic metal Ni properties (e.g. particle size, carbon solubility and carbon activity) are intensively studied by modeling and experiment methods on the carbon formation and carbon transportation, respectively. The project investigates the potential approaches for the control of carbon deoposition, as well as studies and analyzes the effect of carbon deposit

英文关键词: solid oxide fuel cell;carbon deposition;kinetic mechanism;hydrocarbon fuel;

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