固體氧化物燃料電池堆的電化學和電池重整建模

爲固體氧化物燃料電池（SOFC）電池組提供足夠，有效的冷卻方案，這與開發更大，功能更強大的電池組相伴，仍然是一個挑戰。直接在電化學活性陽極上進行的吸熱蒸汽-甲烷重整反應可提供冷卻效果並提高系統效率。吸熱反應的快速動力學通常會導致燃料入口附近陽極上的局部溫度下降。希望將吸熱作用擴展到更多的電池區域上，並減輕電池上相關的溫度差異，以減輕隨後的熱應力。在這項研究中，建模工具經過驗證可用於預測燃料使用，車內甲烷重整，SOFC堆中的溫度分佈可用來爲改變陽極材料的催化活性以控制甲烷轉化率提供方向。可以預測並討論可以通過單元重整實現的熱管理方面的改進。考慮了兩種操作方案，一種是對甲烷燃料進行完全預重整，另一種是其中很大一部分甲烷在車內進行重整。對於後者，考慮了一定範圍的催化活性，並給出了對電池的預測熱效應。進行和不進行單元重整的電池電化學和熱性能仿真，包括結構分析，顯示了甲烷重整速度減慢的單元重整情況下熱應力的大幅降低。