固体氧化物燃料电池阳极甲烷干重整电化学强化催化动力学与多物理场模拟研究
结题报告
批准号:
52006150
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
陈彬
依托单位:
学科分类:
可再生能源与新能源利用中的工程热物理问题
结题年份:
2023
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈彬
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中文摘要
固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种高效的电化学发电装置,并具有高度的燃料灵活性,能够内部干重整CH4和CO2,实现合成气与电的共产。为提升SOFC内干重整效率与长期稳定性,可在阳极设置甲烷二氧化碳干重整催化层来提供额外的重整能力。但目前对干重整层的催化反应机理研究尚停留在非均相催化层次,相关的动力学模型忽视了电化学强化催化效应(EPOC)的影响。本项目拟开展EPOC效应影响下的经典Ni/GDC催化层动力学研究,建立Ni/GDC催化层微观结构模型、传热传质传荷模型,电学基本性质(电子电导率,离子电导率)模型,并配合多物理场数值仿真辅助拟合,获得准确的电化学强化干重整动力学模型,明确其催化反应机理,并利用该模型开展全电池参数化研究,明确全电池工作工况、电极微结构、载体性质等对干重整过程的影响规律,并提出相应的优化准则,指导高性能甲烷干重整SOFC的开发。
英文摘要
The solid oxide fuel cell (SOFC) is a highly efficient electrochemical power generation device and has a high degree of fuel flexibility. It can internally reform CH4 and CO2 to achieve the co-production of syngas and electricity. In order to improve the efficiency and long-term stability of dry reforming, an additional dry reforming layer can be applied at the anode to provide additional reforming capacity. However, the current research on the catalytic reaction mechanism of the dry reforming layer is still at the level of heterogeneous catalysis, and the relevant catalysis models ignore the effect of the electrochemical promotion of catalysis (EPOC). This project intends to study the catalytic kinetics of classic Ni/GDC dry reforming layer considering the EPOC effect. The microstructure model, heat and mass transfer model, model of electrical properties (electron conductivity, ion conductivity) would be built through experimental measurements for the establishment of an accurate electrochemical enhanced dry reforming kinetic model by multi-physics numerical simulation assisted fitting method. This model would be used to carry out parametric study for full-cell, exploring the influence of operating conditions, electrode microstructure, support properties, etc. on dry reforming process, and propose corresponding optimization guidelines for the development of high-performance methane dry reforming SOFC.
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Autothermal reforming of methane over an integrated solid oxide fuel cell reactor for power and syngas co-generation
在集成固体氧化物燃料电池反应器上进行甲烷自热重整,用于电力和合成气联产
DOI:10.1016/j.jpowsour.2021.230536
发表时间:2021-11
期刊:Journal of Power Sources
影响因子:9.2
作者:Fan Dongjie;Gao Yi;Liu Fangsheng;Wei Tao;Ye Zhengmao;Ling Yihan;Chen Bin;Zhang Yuan;Ni Meng;Dong Dehua
通讯作者:Dong Dehua
DOI:10.1016/j.energy.2022.125688
发表时间:2022-10
期刊:Energy
影响因子:9
作者:Heping Xie;Hailong Liao;Shuo Zhai;Tao Liu;Yifan Wu;Fuhuan Wang;Junbiao Li;Yuanzhi Zhang
通讯作者:Heping Xie;Hailong Liao;Shuo Zhai;Tao Liu;Yifan Wu;Fuhuan Wang;Junbiao Li;Yuanzhi Zhang
Control of carbon deposition over methane-fueled SOFCs through tuning the O/C ratio at the anode/electrolyte interface
通过调节阳极/电解质界面的 O/C 比来控制以甲烷为燃料的 SOFC 上的碳沉积
DOI:10.1016/j.jpowsour.2022.231854
发表时间:2022-10
期刊:Journal of Power Sources
影响因子:9.2
作者:Runze Wang;Tengpeng Wang;Yuyao Ma;Tao Wei;Zhengmao Ye;Bin Chen;Dehua Dong
通讯作者:Dehua Dong
DOI:10.1177/00375497231194348
发表时间:2023-09
期刊:SIMULATION
影响因子:--
作者:Hongxin Yang;Xue Luo;Bin Chen;Heping Xie;Li Huang;Qiangqiang Shi;Yuanzhi Zhang;Meng Ni
通讯作者:Hongxin Yang;Xue Luo;Bin Chen;Heping Xie;Li Huang;Qiangqiang Shi;Yuanzhi Zhang;Meng Ni
Thermal-expansion offset for high-performance fuel cell cathodes
高性能燃料电池阴极的热膨胀补偿
DOI:10.1038/s41586-021-03264-1
发表时间:2021-03
期刊:Nature
影响因子:64.8
作者:Zhang Yuan;Chen Bin;Guan Daqin;Xu Meigui;Ran Ran;Ni Meng;Zhou Wei;O’Hayre Ryan;Shao Zongping
通讯作者:Shao Zongping
基于单腔反应器的低浓度煤层气直接电化学转化利用技术研究
  • 批准号:
    n/a
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    陈彬
  • 依托单位:
亚纳秒钪锑碲缓存器件结晶动力学及纳米尺寸效应研究
  • 批准号:
    62004131
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    16.0万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    陈彬
  • 依托单位:
固体氧化物燃料电池阳极甲烷二氧化碳电化学强化催化干重整动力学研究
  • 批准号:
    2020A1515010551
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    陈彬
  • 依托单位:
频谱资源连续性约束下的绿色光电联合流量疏导研究
  • 批准号:
    61575126
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    陈彬
  • 依托单位:
国内基金
海外基金