固体氧化物燃料电池系统的MODELICA动态建模

固体氧化物燃料电池系统的MODELICA动态建模(中文5200字,英文PDF)
摘要：本文建立了固体氧化物燃料电池（solid oxide fuel cell，SOFC）系统的动态模型。这项工作是由隆德大学能源科学部和Modelon AB使用Modelica语言和Dymola建模仿真工具合作完成的。Modelica是一种基于方程、面向对象的建模语言，它提升了代码的灵活性和重用性。本研究的目的是探讨Modelica语言在动态燃料电池系统建模中的适用性。根据公开文献中的模拟和实验数据，建立了包括欧姆、活化和浓差不可逆性在内的电池电解质模型，并对模型进行了验证。通过整合电解质模型和一维燃料流动模型来创建一个一维固体氧化物燃料电池模型，其中包括甲烷的动态内部蒸汽重整和水煤气变换反应。然后将数个电池按照有平行的流动路径放置并且用串联的方式进行热连接和电连接。通过引入歧管压降，来创建电池堆栈模型。该电池堆栈模型应用于一个拥有自热重整器、催化补燃器、蒸汽发生器和热交换器的完整系统中。在自热重整器中模拟了四个反应：两种类型的甲烷蒸汽重整、水煤气变换反应和甲烷的完全燃烧。仿真结果与参考文献中的结果进行了比较，可以得出结论：模型是准确的，Dymola和Modelica是非常适合于瞬态燃料电池系统仿真的工具。