新型变压吸附制氧-PEMFC集成系统性能分析

作     者：付丽荣 蔡浪 刘进一 邱娜 邓美隆 张筱松 FU Lirong;CAI Lang;LIU Jinyi;QIU Na;DENG Meilong;ZHANG Xiaosong

作者机构：海南大学机电工程学院海口570228 

出 版 物：《工程热物理学报》 (Journal of Engineering Thermophysics)

年 卷 期：2023年第44卷第10期

页      面：2639-2646页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：海南省自然科学基金(No.521RC492) 海南省教育厅项目(No.Hnkyzc2022-3) 海南省科技项目资助(No.ZDYF2021GXJS022) 

主　　题：高温质子交换膜燃料电池 制氧能耗 集成系统 氧气浓度 性能 

摘      要：本文提出一种变压吸附制氧与质子交换膜燃料电池(PEMFC)相结合的新型发电系统。该系统利用PEMFC产生的电能给制氧子系统提供能量,制氧装置为燃料电池供给所需浓度的氧化剂,避免了制取高浓度氧气能耗骤升的现象,以实现能量的高效利用。采用COMSOL软件建立高温PEMFC三维模型并仿真,在分析阴极氧化剂的氧气浓度对PEMFC性能影响和制取不同浓度氧气能耗基础上,研究了氧气浓度对该系统净功率与效率的影响,并提出集成系统性能优化方案。结果表明:PEMFC的氧化剂最佳氧气浓度为80%,新集成系统获得最大净功率15.75 W,同时效率达到了64%,与氧化剂为纯氧气的常规系统相比,新系统输出功率和效率同时提升了8.3%和18.5%,新型系统实现最大输出功率的同时获得较高的效率。