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固體氧化物燃料電池數值建模與仿真技術
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《固體氧化物燃料電池數值建模與仿真技術》基于作者近15年來在燃料電池跨尺度多場耦合工程仿真技術方面的研究工作梳理匯編而成。主要包括:針對不同多孔復合電極類型(包含電子傳導材質、氧離子傳導材質、質子傳導材質及混合導電材質)發展的系統逾滲理論模型和主要研究結論;針對各種類型紐扣電池建立的動-質-電化學-電子/離子耦合模型和主要研究結論;針對各種不同平板和管式模塊化電堆三維大尺度多物理場耦合模型的建立方法,系統研究了關鍵結構參數對電堆內部物理場分布質量的影響規律,并基于此開發了多種優化的新型電堆設計方案。本書可供燃料電池研究人員、技術人員,COMSOL和Ansys軟件應用人員參考,也可供能源動力專業、新能源專業的師生參考使用。
目錄(136章)
倒序
- 封面
- 版權頁
- 內容簡介
- 前言
- 第1章 緒論
- 1.1 發電技術簡介
- 1.1.1 半導體pn結光伏發電
- 1.1.2 切割磁力線發電
- 1.1.3 電化學發電
- 1.2 固體氧化物燃料電池
- 1.2.1 電池單元結構及工作
- 1.2.2 電池堆結構組成及工作
- 1.3 SOFC模擬仿真的重要性
- 1.3.1 復合電極微結構模擬
- 1.3.2 電堆大尺度多場耦合模擬
- 參考文獻
- 第2章 結構對電堆內部空氣分布特征的影響規律
- 2.1 結構與電池層間空氣分布特征
- 2.2 網格及獨立性驗證
- 2.3 流體動力學分析
- 2.4 影響電堆內空氣分布的主要因素
- 2.4.1 不同出/入口主管道形貌的空氣分配特征對比
- 2.4.2 電池層間空氣分配的決定參數
- 2.4.3 入口截面大于等于出口截面的空氣分配規律
- 2.4.4 出/入口截面比例增加對空氣分配的影響
- 2.4.5 出/入口主管道截面積的影響
- 2.4.6 電池單元出/入口頭部寬度的影響
- 2.4.7 電堆規模(電池單元數)的影響
- 2.4.8 不同rib流道流動阻力的影響
- 2.4.9 不同出/入口主管道與壁面間距的影響
- 參考文獻
- 第3章 具有主管穿透電池區域及流道開口特征的SOFC電堆
- 3.1 電堆結構設計特征及相關理論
- 3.1.1 電堆設計結構
- 3.1.2 流體質量和動量守恒
- 3.1.3 流體組分守恒
- 3.1.4 電堆內部能量守恒
- 3.1.5 三維模型的邊界條件
- 3.2 對應電堆內部的多物理場分布特征
- 3.2.1 電堆內部流動分布規律
- 3.2.2 數值模型的網格獨立性驗證
- 3.2.3 流體動力學分析
- 3.2.4 靜壓分布特性
- 3.2.5 電堆尺度的影響
- 3.2.6 單元電池表面的流動和溫度
- 3.2.7 電堆單元內部的組分分布
- 參考文獻
- 第4章 10層模塊化電池堆的歧管幾何優化
- 4.1 電堆歧管幾何優化簡介
- 4.2 模塊化電堆結構
- 4.3 燃料/空氣對流管理模式
- 4.4 電堆流道的三維CFD建模
- 4.5 出/入口歧管位置的影響
- 4.6 出/入口歧管半徑優化
- 4.7 不同出/入口歧管配置組合分析
- 參考文獻
- 第5章 矩形和離散圓柱形肋道對電堆內物質分布的影響
- 5.1 不同肋條形貌對電堆工作性能的影響
- 5.2 電堆結構特征和理論基礎
- 5.3 電堆內部的多物理場分布質量
- 5.3.1 傳統矩形肋道的應用
- 5.3.2 離散圓柱肋道的應用
- 5.3.3 離散錯列肋道的應用
- 5.3.4 陰極結構/電化學反應/熱量和物質輸送的影響
- 參考文獻
- 第6章 管式電池堆的外部空氣流道設計
- 6.1 管式電堆外空氣流道設計介紹
- 6.2 外部氣流路徑結構及其數學模型
- 6.3 對應電堆內部的多物理場分布特征
- 6.3.1 一進口一出口電堆外空氣流道
- 6.3.2 兩進口兩出口電堆外空氣流道
- 6.3.3 改進的電堆外空氣流道
- 參考文獻
- 第7章 傳統SOFC復合電極的微結構理論模型
- 7.1 復合介質微結構理論簡介
- 7.2 復合電極微結構和配位數關系
- 7.2.1 配位數理論基本概念
- 7.2.2 Bouvard逾滲理論模型
- 7.2.3 Suzuki逾滲理論模型
- 7.2.4 改進的逾滲理論模型
- 7.3 兩組分復合電極逾滲模型
- 7.3.1 宏觀電極有效性質與配位數關系
- 7.3.2 復合電極性質無量綱化計算
- 7.4 多組分復合電極逾滲模型
- 7.4.1 電極有效性質與配位數關系
- 7.4.2 復合電極性質無量綱化計算
- 7.5 針對顆粒尺寸分布的逾滲模型
- 7.5.1 某材料相顆粒尺寸正態分布表征
- 7.5.2 復合有效性質與微觀參數關系
- 7.5.3 逾滲模型的有效性驗證
- 7.6 其他針對微觀電極的解析模型
- 7.6.1 方格網絡隨機分布模型
- 7.6.2 薄膜模型
- 參考文獻
- 第8章 采用電子/氧離子混合導電材料的復合電極逾滲模型
- 8.1 電子/氧離子混合導電電極
- 8.2 LSCF+YSZ/YSZ/Ni+YSZ電池單元示意
- 8.3 復合電極逾滲理論
- 8.3.1 配位數理論
- 8.3.2 二組分復合電極
- 8.3.3 具有顆粒尺寸分布的LSCF+YSZ電極
- 8.4 微觀參數對混合電導電極性質的影響
- 8.4.1 微觀參數對LSCF?YSZ?氣孔逾滲三相線的影響
- 8.4.2 微觀參數對LSCF?氣孔逾滲兩相界面的影響
- 8.4.3 微觀參數對電極混合導電特性的影響
- 8.4.4 微觀參數對物質傳輸特性的影響
- 參考文獻
- 第9章 具有H+/e-/O2+混合導電性的H+-SOFC電極逾滲理論
- 9.1 H+/e-/O2-混合導電電極
- 9.2 相關理論模型
- 9.2.1 LSCF?BZCY?SDC復合陰極微觀結構和工作過程
- 9.2.2 一般性逾滲理論的發展
- 9.2.3 材料的本征電導率
- 9.3 微觀材料參數對電極性質的影響
- 9.3.1 組分體積分數的逾滲閾值
- 9.3.2 氧還原反應的潛在電化學反應位點
- 9.3.3 水蒸氣生成反應的潛在電化學反應位點
- 9.3.4 電子/氧離子/質子/導電性質
- 9.3.5 氣體輸送特性
- 參考文獻
- 第10章 采用混合導電材料的SOFC紐扣電池多物理場建模分析
- 10.1 SOFC紐扣電池
- 10.2 電池工作理論基礎
- 10.2.1 潛在的電化學活性位
- 10.2.2 電池內部導電過程等效電路
- 10.2.3 實際電化學活性位
- 10.2.4 局部電化學平衡過程的數學描述
- 10.2.5 活化過電勢與電邊界設置間的約束關系
- 10.2.6 混合導電型SOFC多物理場模型
- 10.2.7 IT?SOFC復合電極逾滲微觀模型
- 10.3 紐扣電池跨尺度多場耦合模型的有效性驗證
- 10.4 純LSCF和LSCF?SDC復合陰極對電池性能的影響
- 10.5 實際電化學活化區域厚度
- 10.6 致密電解質的漏電影響
- 10.7 不同LSCF負載對電極和電池性能的影響
- 參考文獻 更新時間:2021-12-24 17:35:21
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