机载固体氧化物燃料电池仿真研究开题报告

 2021-08-08 12:08

1. 研究目的与意义

随着石油等不可再生资源的日益紧缺和环境问题的日益突出,飞机不得不想方设法地降低油耗和污染排放,这些问题推动了新能源的研究与开发。

幸运的是,燃料电池这种新能源技术的出现为解决上述难题提供了可能。

燃料电池具有高效率、低污染、不需充电、无燃烧过程、无任何机械马达转动的零件等优异性能[1]。

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2. 国内外研究现状分析

影响燃料电池发电性能和使用寿命的主要因素包括内部电流分布情况、工作压力及分布、反应过程的温度、气体组分和燃料利用率等几个方面[2]。

目前,固体氧化物燃料电池与涡轮混合动力系统还在初步研究当中,由于实验方法研究是一种非常昂贵和耗时的方式,研究者们大多运用MATLAB以及COMSOL等仿真平台进行数值模拟,对燃料电池工作过程中涉及的传热、传质、动量传递、电化学反应等进行研究。

在固体氧化物燃料电池稳态及非稳态等不同工况的研究以及燃料电池混合动力研究,目前国内作了大量的数值模拟和实验研究。

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:目前关于固体氧化物燃料电池的仿真模拟,国内做了大量研究,而与APU辅助动力装置相结合的混合动力装置研究尚不足。

为了弥补机载固体氧化物燃料电池的研究少,本课题搭建机载固体氧化物燃料电池仿真平台,研究固体氧化物燃料电池的稳态参数,为以后SOFC-GT混合动力装置的研制打下基础。

具体包括以下工作:1、建立固体氧化物燃料电池三维模型,基于COMSOL对板式燃料电池进行数值模拟研究,得到电流密度分布、速度场等图像,将结果与文献进行比照,检验模型的正确性。

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4. 研究创新点

分析对不同飞行高度下,氧化剂的压力、温度和密度对燃料电池热电特性的影响。

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