太阳能驱动的氢-冷-热-电综合能源系统性能分析

基于可再生能源的综合能源系统具有清洁低碳与安全高效的特点。提出一种以抛物面槽式太阳能集热器驱动的综合能源系统,该系统包括质子交换膜电解池、有机朗肯循环和吸收式制冷子系统。根据能量梯级利用原理和热力学分析理论,建立综合能源系统的稳态数学模型,分析热力参数变化对系统性能的影响规律。结果表明,在设计条件下,质子交换膜电解槽制氢效率、有机朗肯循环发电效率和吸收式制冷效率分别为58.65%、12.20%、36.93%,制氢功冷联供总效率为55.58%。系统总效率随着涡轮机入口温度升高先增加后减少;随着发生器出口温度升高而增加。另外,增加工作压力和膜厚度会导致电解槽电压升高和电解槽效率下降。研究结果可为以抛物面槽式太阳能集热器驱动的多联供系统的建立和评价提供参考。     

熔融碳酸盐燃料电池总能系统的热力学分析

燃料电池是将燃料的化学能通过电化学反应直接转化为电能的电化学发电装置．通过将高温燃料电池的排气作为吸收式制冷机的驱动热源，提出了一个由高温燃料电弛（MCFC）和吸收式制冷机等组成的冷热电联产系统，该系统在提供电能的同时，还可为建筑物等用户夏季供冷和冬季供热．该系统的能量和[火用]平衡分析结果表明系统总的燃料利用率可达86％以上，炯损失最大值发生在燃料电池子系统．     

质子交换膜燃料电池动态特性仿真

在质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cells, PEMFC)经验模型的基础上,建立了一种PEMFC动态特性建模和仿真的方法,应用MATLAB的SIMULINK仿真工具建立了PEMFC的动态仿真模型,仿真研究了电池堆的运行参数等对电池输出性能的影响.该方法可以应用于燃料电池的动态特性仿真分析、优化设计和燃料电池系统的自动控制.     

太阳能集热器驱动的吸收式制冷系统性能分析

为了合理利用太阳能,增强制冷系统的季节适应性,提出一种中温太阳能驱动的氨水吸收式制冷系统。以抛物面槽式太阳能集热器(parabolic trough solar collector, PTSC)驱动的氨水单效吸收式制冷系统为对象,根据热力学定律和能量平衡方程,在工程求解器(engineering equation solver, EES)下,分别建立太阳能集热器模型和制冷系统模型,并对系统的关键参数进行计算。从制冷量、精馏热和系统能效比(COP)三方面分析了系统高压、系统低压、蒸发器出口温度和精馏器出口质量分数对系统的影响。结果表明:制冷量随系统低压的升高而降低;精馏热及COP随系统低压的升高而增加;蒸发器的出口温度升高时,制冷量和COP均有增加;当精馏器出口氨的质量分数为0.977~0.999, COP在氨水质量分数为0.992时出现最大值。研究结果为太阳能驱动单级吸收式制冷循环的可行性提供了理论依据。     

基于代理模型的三维梯形流道质子交换膜燃料电池结构优化设计

为了优化梯形直流道质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)的性能,以梯形流道的上/下底宽为设计变量,建立一个三维,多相的梯形直流道PEMFC模型。以矩形直流道质子交换膜燃料电池为基础模型,用于对比分析。以净输出功率为目标函数,应用克里金(Kriging)代理模型完整预测分析域和形成响应面,发现用Kriging代理模型构建的响应面函数精度较高。最后,通过遗传算法得到一个宽矮型的最优梯形流道结构。研究显示梯形流道下底宽对净输出功率的影响较大,增加流道的下底宽度可以促进氧气向下扩散,从而提高电流密度。当电压为0.5V时,和基础模型相比,最优模型的净输出功率提升20.90%。研究还发现在阴极侧,流道下方氧气的摩尔浓度比脊下方的浓度高,沿着反应物的流动方向氧气摩尔浓度逐渐下降。沿着反应物流动方向和垂直方向,最优模型的氧气浓度梯度低于基础模型,最优模型的氧气分布更加均匀。在阴极扩散层及催化层内,最优模型的氧气平均摩尔浓度高于基础模型。     

固体氧化物燃料电池电热冷联供总能系统的分析

提出了一个由固体氧化物燃料电池和吸收式制冷机组成的电热冷联供总能系统,应用MATLAB软件包对总能系统进行了模拟分析,得到了燃料电池的电流密度、燃料流量、输出功率等参数对总能系统的影响,为高温燃料电池电热冷联供总能系统的设计与优化提供参考依据。     

改进前后有机朗肯循环的热力学分析

有机朗肯循环是将低温余热转变为电能,进而提高总体能量利用率,减少污染排放的有效途径之一。本文提出了一种新的排汽回热再热式ORC,根据热力学第一定律和第二定律,利用EES软件仿真模拟对新ORC进行热力性能分析,并与基本ORC、排汽回热式ORC和再热式ORC进行相同条件下的性能对比,得出了新ORC具有最佳热力性能。通过研究再热压力、透平进口压力、透平进口温度和透平出口压力变化对新ORC性能的影响,得出了新ORC热力性能的优化方向。     

燃料电池在家庭中的应用

介绍燃料电池的特点、家用燃料电池系统的应用现状、燃料电池制冷系统和家用能源系统,并介绍国外家用燃料电池的发展状况和燃料电池家庭应用方面的前景展望.     

设置富氨蒸气回热器的固体氧化物燃料电池/燃气轮机/卡琳娜联合循环系统的热力性能分析

提出了一种新的SOFC/GT/KCS联合循环发电系统,建立了该系统热力性能的数学模型,根据热力学第一定律和第二定律,利用EES软件仿真模拟对系统进行了能量分析、憥分析,并研究了空气流率、燃料利用率、燃料流率、压气机压比、水蒸气碳比的变化对联合循环热力性能的影响。研究结果表明,在设定工况下,SOFC的发电效率为49.2%,系统总发电效率为67.6%,系统总火用效率为68.16%;系统的各部件中,火用损失较大的部件依次为SOFC、后燃烧室、燃气轮机、预热器3和余热锅炉;当燃料利用率为0.85时联合循环系统的性能最佳;在一定范围内,随着空气流率、燃料流率或水蒸汽碳比的增加,联合循环系统的能量利用效率均降低。