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《四川大学》 2003年
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燃料电池模型及其发电系统的研究

蔡惠红  
【摘要】: 燃料电池就是把化学反应的化学能直接转化为电能的装置。与火力发电相比,关键区别在于燃料电池的能量转变过程是直接方式。目前,燃料电池作为一种高效、灵活且环境友好的发电方式已倍受各国政府重视。我国已经有越来越多的研究单位、高等院校等进行燃料电池的研究和开发。 燃料电池的应用领域非常广泛,它即可适合用于集中发电,也可用作各种规格的分散电源和可移动电源。和传统发电方式相比,燃料电池发电具有以下几个显著的优点:良好的环境效益;发电效率高;可用燃料的多样性;余热的再利用;安装简便可实现模块化操作运行。使用清洁能源与开发洁净化能源利用技术,是能源持续发展工程中的重要内容。随着燃料电池发电技术研究的不断进步,燃料电池将会得到越来越广泛的应用。 本文首先概述了燃料电池发电技术现状及存在的问题,论证在我国电力系统发展燃料电池发电技术的必要性,并提出发展燃料电池发电技术的技术路线。从国家安全及可持续发展高度出发认识发展我国燃料电池发电技术的重大意义。指出了本文中作者所做的研究工作。 第二章概述了燃料电池的工作原理和特点,回顾了燃料电池的发展历史,介绍了燃料电池的类型、应用以及各种燃料电池的技术特性。 第三章以熔融碳酸盐燃料电池为例,以数值分析的方法,根据MCFC电堆发电过程中物质与电量平衡,分析了电堆的内部动态特性,就输出电压与燃料气体利用率和电流密度等相关量建立了由一组变系数偏微分方程和积分方程描述的数学模型。在此基础上分别对电压与燃气利用率、电压与电流的关系进行了仿真。 第四章基于软件MATLAB/SIMULINK开发了燃料电池动态模型以及并网 运行的模型,这个模型只是用了一小部分参数,而且作了很多假设,在基本反 映出燃料电池特性的基础__仁,这个模型可以用来进行系统规划研究。并对几种 模型的特点及其应用范围作了说明。 第五章在简要叙述了熔融碳酸盐燃料电池发电系统原理后,从以下几个方 面对系统的开发进行了论证:单体元件(电极和电解质)性能的提高,燃料的 处理,余热利用,电力调节和并网,燃料电池/燃气轮机/汽轮机联合发电以及 系统控制与优化。另外,对MCFC发电系统容量和全球的市场作了简单的介绍。
【学位授予单位】:四川大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TM911

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
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2 赵玺灵;张兴梅;段常贵;邹平华;;燃料电池分布式冷热电联供技术的研究及应用[J];暖通空调;2007年09期
3 任梦;田作华;;基于Mega 64的燃料电池控制系统设计[J];实验室研究与探索;2012年07期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 公维磊;马金花;赵静;;光伏制氢质子交换膜燃料电池电化学模型分析[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十七届学术交流大会暨第八届理事会第一次全会论文集[C];2011年
2 公维磊;马金花;赵静;;光伏制氢系统中质子交换膜燃料电池系统的电化学模型分析[A];山东土木建筑学会热能动力专业委员会第13届学术交流会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
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2 赵玺灵;固体氧化物燃料电池建筑热电联供系统的性能研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
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【共引文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前5条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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4 王景涛;膜微结构调控与质子传递过程强化[D];天津大学;2012年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 黄健;PEMFC输出性能影响因素的仿真研究[D];昆明理工大学;2010年
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4 刘超;趋肤效应对燃料电池催化剂影响的研究[D];武汉理工大学;2011年
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7 景翠;磷灰石型硅酸镧电解质的制备与研究[D];大连理工大学;2011年
8 魏小玲;面向甲醇重整制氢的金属切削纤维定向烧结成形及性能研究[D];华南理工大学;2011年
9 罗远来;微波反应法环境友好地制备钯基低铂非铂燃料电池催化剂研究[D];华南理工大学;2011年
10 娄凤强;燃料电池并网发电系统前端DC/DC变换器研究[D];山东大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王建波;向兵;娄朝刚;张晓兵;雷威;穆辉;孙强;;GaAs量子阱太阳能电池转换效率的计算[J];半导体学报;2006年06期
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 张传升;王强;高鹤;周培祥;;质子交换膜燃料电池技术在建筑中的应用分析[J];低压电器;2009年16期
2 赵玺灵;付林;张兴梅;段常贵;;燃料电池冷热电联供系统的技术评价指标研究[J];华北电力大学学报(自然科学版);2008年04期
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6 李娜;田作华;;基于AVR单片机的燃料电池控制系统[J];实验室研究与探索;2011年08期
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8 任梦;田作华;;基于Mega 64的燃料电池控制系统设计[J];实验室研究与探索;2012年07期
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 温雯;车用金属储氢系统热仿真及热控制策略研究[D];北京交通大学;2011年
2 卢广苗;燃料电池电动汽车自适应能量管理系统的研究[D];西南交通大学;2011年
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5 高祖昌;分布式燃料电池UPS监控系统的设计与实现[D];西南交通大学;2009年
6 刘洋;燃料电池发动机双机并联控制系统设计[D];武汉理工大学;2010年
7 张锦芳;小功率质子交换膜燃料电池及其控制方法研究[D];西南交通大学;2012年
8 欧阳旭;PEM燃料电池助动车控制系统的研究与设计[D];西南交通大学;2012年
9 郑剑娇;分布式供能中的吸收式制冷机变工况研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 李乃朝,衣宝廉,孔莲英,张恩俊,林化新,曲天锡,程英才;熔融碳酸盐燃料电池研究[J];电化学;1996年01期
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9 李乃朝,衣宝廉,张恩俊,林化新,曲天锡,孔莲英,程英才;不同工作条件下的熔盐燃料电池性能[J];电源技术;1997年03期
10 衣宝廉,梁炳春,曲天锡,张恩浚;千瓦级水下用氢氧燃料电池[J];化工学报;1992年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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4 朱文菊;;燃料电池用石墨材料[A];第19届炭—石墨材料学术会论文集[C];2004年
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9 李永振;;燃料电池技术研究进展及产业化[A];第九届全国化学工艺学术年会论文集[C];2005年
10 王赞;肖岚;严仰光;;基于推挽正激变换器的燃料电池发电系统的研究[A];2006中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文摘要集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
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4 刘四旦;燃料电池研发应立足四个重点[N];中国经济导报;2006年
5 本报记者 房琳琳;王诚:为燃料电池做“保湿”[N];科技日报;2006年
6 本报记者 宋剑峰;燃料电池:21世纪的能源主流[N];中国高新技术产业导报;2002年
7 陈锐;日本燃料电池市场将急剧扩大[N];国际商报;2003年
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10 本报记者 吴凡;奥运公交将难见燃料电池身影[N];机电商报;2007年
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1 杨帆;熔融碳酸盐燃料电池/燃气轮机混合发电系统的建模与控制研究[D];上海交通大学;2008年
2 段东红;直接硼氢化物燃料电池铜阳极电化学性能研究[D];太原理工大学;2010年
3 王广进;直接硼氢化钠燃料电池阳极催化剂及膜电极研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 王广进;直接硼氢化钠燃料电池阳极催化剂及膜电极研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 阎景旺;中温固体氧化物燃料电池的研制与电极过程的研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2002年
6 崔春华;多元金属纳米结构燃料电池催化剂的设计与制备[D];中国科学技术大学;2011年
7 田植群;低温燃料电池用纳米催化剂新型制备技术的研究[D];华南理工大学;2004年
8 聂明;WC增强燃料电池贵金属催化剂催化性能的研究[D];重庆大学;2007年
9 侯中军;质子交换膜燃料电池抗CO电催化剂及电极结构的研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2003年
10 马文会;固体氧化物燃料电池复合掺杂阴极材料的研究[D];昆明理工大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 蔡惠红;燃料电池模型及其发电系统的研究[D];四川大学;2003年
2 王志丰;熔融碳酸盐燃料电池分布式发电的鲁棒H_∞控制[D];燕山大学;2010年
3 孟艺飞;小型氢空燃料电池结构及操作条件优化的研究[D];汕头大学;2010年
4 劳国洪;电催化氧化溶液硫化物的基础研究[D];浙江大学;2011年
5 刘永江;熔融碳酸盐燃料电池单体传热传质数值模拟[D];浙江大学;2004年
6 赵巧云;基于光伏发电微源的微网动态特性研究[D];华北电力大学(北京);2011年
7 张巍;燃料电池内阻测试用交流变频信号源研究与设计[D];武汉理工大学;2010年
8 傅婧;燃料电池用化学交联聚乙烯醇基碱性复合膜的制备与性能研究[D];华东理工大学;2011年
9 李明;燃料电池碱性阴离子交换膜的制备与表征[D];北京化工大学;2010年
10 黄镜欢;固体氧化物燃料电池的传热传质数值模拟[D];南京理工大学;2004年
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