[发明专利]碳氢燃料固体氧化物燃料电池堆自热平衡确定方法及应用有效
| 申请号： | 202110221247.6 | 申请日： | 2021-02-26 |
| 公开（公告）号： | CN113013450B | 公开（公告）日： | 2022-05-31 |
| 发明（设计）人： | 吕泽伟;韩敏芳 | 申请（专利权）人： | 清华大学 |
| 主分类号： | H01M8/04537 | 分类号： | H01M8/04537;H01M8/04858;H01M8/04992;H01M8/1246 |
| 代理公司： | 北京中创云知识产权代理事务所(普通合伙) 11837 | 代理人： | 徐辉 |
| 地址： | 10008*** | 国省代码： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 碳氢 燃料 固体 氧化物 燃料电池 平衡 确定 方法 应用 | ||
1.一种多级碳氢燃料固体氧化物燃料电池堆自热平衡实现方法，其特征在于，包括：
对每一级固体氧化物燃料电池堆采用的各类碳氢燃料组分，分别采用碳氢燃料固体氧化物燃料电池堆自热平衡确定方法计算自热平衡电流密度；
基于当前每一级固体氧化物燃料电池堆使用的碳氢燃料组分，采用对应的自热平衡电流密度作为该级电池堆的运行电流密度；
碳氢燃料固体氧化物燃料电池堆自热平衡确定方法计算自热平衡电流密度，包括：测得固体氧化物燃料电池堆在选择的碳氢燃料组分下的电流密度-电压曲线，计算固体氧化物燃料电池堆在不同电流密度下的发电功率；
获取不同电流密度下阳极尾气的组分，计算选择的碳氢燃料在不同电流密度下的碳氢燃料反应焓变；
基于不同电流密度下的发电功率和碳氢燃料反应焓变计算不同电流密度下的放热量Q；
放热量Q为0时的电流密度，作为固体氧化物燃料电池堆在选择的碳氢燃料组分下的自热平衡电流密度；
获取不同电流密度下阳极尾气的组分包括：测试不同电流密度下阳极尾气的实际组分。
2.根据权利要求1所述的多级碳氢燃料固体氧化物燃料电池堆自热平衡实现方法，其特征在于，计算固体氧化物燃料电池堆在不同电流密度下的发电功率包括：由电流密度-电压曲线，拟合获得电流密度与电压的关系式；由电流密度与电压的关系式，计算固体氧化物燃料电池堆在不同电流密度下的发电功率We：
We＝j×V×Scell
其中j为电流密度，V为拟合的电压，Scell为固体氧化物燃料电池有效面积。
3.根据权利要求1或2所述的多级碳氢燃料固体氧化物燃料电池堆自热平衡实现方法，其特征在于，计算不同电流密度下的放热量Q包括：
Q＝-ΔH-We
ΔH＝Houtlet-Hinlet
其中Houtlet为阳极尾气的焓值，Hinlet为入口处碳氢燃料的焓值，ΔH为碳氢燃料焓变，We为发电功率。
4.一种多级碳氢燃料固体氧化物燃料电池堆，其特征在于，包括存储单元及控制单元；
对每一级固体氧化物燃料电池堆采用的各类碳氢燃料组分，分别采用碳氢燃料固体氧化物燃料电池堆自热平衡确定方法计算自热平衡电流密度，将碳氢燃料组分与自热平衡电流密度对应关系存储在所述存储单元；
所述控制单元，基于每一级固体氧化物燃料电池堆当前使用的碳氢燃料组分，由碳氢燃料组分与自热平衡电流密度对应关系获取对应的自热平衡电流密度，将自热平衡电流密度作为该级运行电流密度；
碳氢燃料固体氧化物燃料电池堆自热平衡确定方法计算自热平衡电流密度，包括：测得固体氧化物燃料电池堆在选择的碳氢燃料组分下的电流密度-电压曲线，计算固体氧化物燃料电池堆在不同电流密度下的发电功率；
获取不同电流密度下阳极尾气的组分，计算选择的碳氢燃料在不同电流密度下的碳氢燃料焓变；
基于不同电流密度下的发电功率和碳氢燃料焓变计算不同电流密度下的放热量Q；
放热量Q为0时的电流密度，作为固体氧化物燃料电池堆在选择的碳氢燃料组分下的自热平衡电流密度；
获取不同电流密度下阳极尾气的组分包括：测试不同电流密度下阳极尾气的实际组分。
5.根据权利要求4所述的多级碳氢燃料固体氧化物燃料电池堆，其特征在于，计算固体氧化物燃料电池堆在不同电流密度下的发电功率包括：由电流密度-电压曲线，拟合获得电流密度与电压的关系式；由电流密度与电压的关系式，计算固体氧化物燃料电池堆在不同电流密度下的发电功率We：
We＝j×V×Scell
其中j为电流密度，V为拟合的电压，Scell为固体氧化物燃料电池有效面积。
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