固体氧化物燃料电池和分部加热式S-CO2循环联合发电系统设计与分析

作     者：马悦 王哲 曹梦龙 姜悦茂 纪玉龙 韩凤翚 

作者机构：大连海事大学轮机工程学院 叶轮机械研究所(西安交通大学能源与动力工程学院) 

出 版 物：《中国电机工程学报》 (Proceedings of the CSEE)

年 卷 期：2024年第19期

页      面：7706-7717页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2023YFB4301705) 中央高校基本科研业务费专项资金项目(3132024216)~~ 

主　　题：固体氧化物燃料电池 分部加热式S-CO2动力循环 联合发电 余热回收 性能优化 

摘      要：固体氧化物燃料电池（solid oxide fuel cell,SOFC）与余热回收相结合可进一步提高系统能量转换效率。该文设计一种SOFC与分部加热式超临界二氧化碳（partial heating supercritical CO2Brayton cycle,PHSCBC）动力循环集成系统，SOFC系统的出口废气作为高温热源，驱动PHSCBC进行联合发电。建立系统的电化学模型和热力学模型，对系统的能量和（火用）进行综合评价，并通过参数分析，研究汽碳比、燃料流量、压缩机进口温度和压力以及夹点温差对联合发电系统性能的影响。对系统性能进行优化，发现当系统燃料流量为0.54 mol/s、空气流量为6.19 mol/s，可达到净发电功率、发电效率、（火用）效率分别为260.08 kW、61.20%、56.54%，其中提高燃料流量将显著提高系统发电效率。所提出的混合系统具有高效、低成本和清洁的发电和供热性能，是一种具有实际应用前景的先进能量转换技术。