西安交大SOFC研究进展

据Applied Thermal Engineering报道：西安交通大学开发出一种 1kW的家用 SOFC-CHP 系统。

固体氧化物燃料电池是新一代燃料电池，能够在高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的 化学能转化成电能。无论是氧气、沼气、氢气还是柴油、汽油，都可以作为其发电的燃料。 与其他燃料电池相比，固体氧化物燃料电池还具有燃料适应性广、能量转换效率高、全固态、 模块化组装、零污染等优点。固体氧化物燃料电池是一种很有前途的技术，能够提供清洁高效的能源。到目前为止，大多数人都将注意力集中在能产生1兆瓦或更多电力的、可取代传统发电站的较大系统的研究上，以期产生突破性的成果。近日，西安交通大学开发出一种 1kW的家用 SOFC-CHP 系统（下图为系统工作流程图），初步测试系统可以产生1.005kW的电力和0.521kW的热量，用电效率达52.1%，系统热电联产效率达到79.2%，研究者还对该系统的电池输出电压、系统输入燃料速率和SOFC输入空气温度等设计参数对系统性能的影响进行了研究，并确定了不同设计参数的选择方法和优选方案，具有很大的应用价值。

西安交通大学开发出的 1kW的家用 SOFC-CHP 系统的工作流程图

该系统使用天然气为燃料，系统为二维模型，模拟IEA（国际能源署）基准测试的几何和操作条件来测试电池性能，其能符合相关的测试功能。选择合适的系统操作参数，可在温度 (1323.15K)和热应力限制下以保证最高的电力效率、燃料利用率和可接受的系统热电联产效率。另外，系统电力和热电联产效率遵守的规律相反，而因为电力效率比热量效率的质量更高，所以在设计的时候要优先设计出较高的电力效率。