固体氧化物燃料电池理论分析与结构优化设计PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1燃料电池简介 1

1.2固体氧化物燃料电池优势 2

1.3固体氧化物燃料电池的开路电压 2

1.4固体氧化物燃料电池的三种极化损失 4

1.4.1活化极化 5

1.4.2欧姆极化 6

1.4.3浓差极化 6

1.5固体氧化物燃料电池的效率 7

第2章 具有菲克定律形式的尘气模型 11

2.1引言 11

2.2理论 12

2.3模型验证 14

2.3.1模型描述 14

2.3.2数值模拟方法和模型参数 15

2.4 DGMFM准确性分析 16

2.4.1基本模型参数时DGMFM准确性分析 16

2.4.2不同阳极结构时DGMFM准确性分析 17

2.4.3不同操作条件时DGMFM准确性分析 17

2.4.4 DGMFM高度准确的原因 20

2.5小结 21

参考文献 21

第3章 传统电极曲率模型 23

3.1传质理论 23

3.1.1菲克模型 23

3.1.2麦克斯韦-斯特藩模型 24

3.1.3尘气模型 24

3.1.4菲克形式尘气模型 25

3.2曲率综述 25

3.3曲率的计算 27

3.3.13D立方体堆积 27

3.3.2扩散模拟 27

3.3.3模型验证与计算结果分析 28

3.4曲率的推导 31

3.4.1理论推导 31

3.4.2模型验证及计算结果分析 33

3.5小结 34

参考文献 34

第4章 静电纺丝电极三相线模型 37

4.1电极TPB模型简介 37

4.1.1传统电极 37

4.1.2浸渍电极 38

4.2静电纺丝电极TPB模型 39

4.3静电纺丝电极TPB长度计算 40

4.4逾渗率 42

4.5TPB长度 43

4.6小结 44

参考文献 45

第5章 阳极支撑与阴极支撑SOFC性能对比分析 47

5.1引言 47

5.2模型 48

5.2.1控制方程 48

5.2.2边界条件 50

5.3模型参数 52

5.4计算结果分析 52

5.4.1气体浓度分布 53

5.4.2电势分布 54

5.4.3温度分布 54

5.4.4肋宽度的影响 54

5.4.5接触电阻和单元宽度的影响 55

5.5小结 56

参考文献 57

第6章 双电极支撑SOFC性能分析 58

6.1引言 58

6.2模型 59

6.2.1物理模型 59

6.2.2导电过程的控制方程 59

6.2.3质量输运过程的控制方程 60

6.2.4边界条件 60

6.2.5模型参数及验证 62

6.3计算结果分析 63

6.3.1物理量分布对比 63

6.3.2不同参数的影响 65

6.4小结 67

参考文献 67

第7章 电解质支撑SOFC电极厚度分析 69

7.1引言 69

7.2物理模型 70

7.3数学模型 70

7.3.1物质传输控制方程 70

7.3.2导电控制方程 71

7.4计算结果分析 71

7.4.1气体浓度分布 71

7.4.2电极集流层厚度优化 71

7.5小结 74

参考文献 74

第8章 阳极支撑SOFC肋尺寸分析 76

8.1 引言 76

8.2理论方法 77

8.2.1物理模型 77

8.2.2气体在多孔介质中的输运控制方程 78

8.2.3导电过程的控制方程 79

8.2.4边界条件（BCs） 80

8.2.5数值方法 81

8.2.6模型参数和数值验证 81

8.3结果与讨论 83

8.3.1电池性能与肋宽度的关系 83

8.3.2阳极肋宽度对电池性能的影响 85

8.3.3阴极肋宽度对电池性能的影响 87

8.3.4最优肋宽度的计算公式 89

8.4小结 91

参考文献 91

第9章 阴极支撑SOFC肋优化 93

9.1引言 93

9.2模型 94

9.2.1几何模型 94

9.2.2传质过程模拟 95

9.2.3导电过程模拟 97

9.2.4边界条件 99

9.2.5数值求解 99

9.2.6数值验证 100

9.3结果与讨论 101

9.3.1肋宽度对电池性能影响 101

9.3.2最优肋宽度表达式 102

9.4小结 104

参考文献 104

第10章 SOFC肋尺寸选取 107

10.1 引言 107

10.2模型 108

10.3计算结果分析 108

10.4小结 113

参考文献 114

第11章 SOFC新型连接体设计与优化 115

11.1引言 115

11.2模型 115

11.2.1几何模型 115

11.2.2气体输运方程 117

11.2.3导电方程 117

11.2.4 Butler-Volmer方程 118

11.2.5边界设置 118

11.3不同连接体设计性能对比 119

11.3.1阳极浓度过电势分布 119

11.3.2阴极电势分布 119

11.3.3电导率的影响 121

11.3.4孔隙率的影响 122

11.3.5单元宽度和Vop的影响 123

11.4交叉形连接体结构优化 125

11.4.1阴极连接体多参数优化 125

11.4.2阳极连接体多参数优化 128

11.5小结 131

参考文献 131

第12章 SOFC多场模型的开发 133

12.1 SOFC多场模型概述 133

12.2模型 134

12.2.1几何模型 134

12.2.2电荷守恒方程 135

12.2.3动量守恒方程 136

12.2.4质量守恒方程 136

12.2.5能量守恒方程 137

12.2.6边界条件 138

12.2.7多场模型开发 139

12.3计算结果分析 140

12.4新型电堆设计 142

12.5小结 145

参考文献 146