固体氧化物燃料电池与质子交换膜燃料电池联合系统的建模与仿真

建立一种新型的发电系统结构——固体氧化物燃料电池(solidoxidefuelcell，SOFC)与质子交换膜燃料电池(protonexchangemembranefuelcell，PEMFC)联合发电系统，在该联合系统中SOFC不但可产生电能，同时为PEMFC提供富氢的重整气产生额外电能，提高了燃料能量转换率，也节省了外置重整器的设备消耗。该文基于质量、能量平衡并耦合电化学知识建立了SOFC-PEMFC联合发电系统模型。详细讨论了系统参数(燃料利用率、空气与燃料流量比和燃料流量)对系统性能的影响。仿真结果表明，在本文设计工况下，SOFC-PEMFC联合发电系统的发电效率和系统能源综合利用效率分别为54%和72.3%，高于同一功率等级下的独立SOFC发电系统和重整器-PEMFC发电系统；另外，合理的空气与燃料流量比可以改善系统性能；SOFC燃料利用率为75%时，系统发电效率达到最大；燃料流量对系统发电效率基本没有影响。