低浓度煤层气固体氧化物燃料电池性能分析及优化

摘要：

井下抽采煤层气的CH4浓度低、具有爆炸风险,利用困难.为此提出了低浓度煤层气为燃料的固体氧化物燃料电池(SOFC)安全高效发电新方法,开展了可消除低浓度煤层气爆炸风险的变压吸附脱氧提浓实验和大尺寸SOFC单片电池堆实验,建立了SOFC多场耦合数值模型.结果表明:变压吸附可使CH4体积分数提高1.36倍,脱氧率达84.5％,满足SOFC安全高效利用要求;低浓度煤层气燃料单电池功率密度达110.2 mW/cm2,但长期放电后阳极积碳,导致性能衰减;数值模拟表明降低放电电压、提高燃料O2和CH4体积比、减少阳极进气流速可减少积碳,但会降低发电性能.

关键词：低浓度煤层气、固体氧化物燃料电池、积碳、脱氧提浓、多场耦合

所属期刊栏目：50

分类号：TM911

资助基金：国家自然科学基金;中央高校基本科研业务费专项;江苏省煤基温室气体减排与资源化利用重点实验室重大自主研究项目;腾讯基金

在线出版日期：2023-02-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：2599-2610