高校化学工程学报

2025, v.39(06) 960-971

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有机液体脱氢与SOFC耦合系统的热力学分析
Thermodynamic analysis on a coupled system of organic liquid dehydrogenation and SOFC

邱美兰,康丽霞,刘永忠

摘要(Abstract):

以氢气为燃料的固体氧化物燃料电池(SOFC)作为一种高效、环保的能源转换技术,近年来在交通运输领域展现出巨大的潜力和优势。然而,要实现其在交通运输领域的广泛应用,还需克服氢气的储运、加氢站等配套基础设施不完善等困难。采用有机液体储氢技术(LOHC)有望应对这些挑战,且当LOHC的脱氢过程在移动源中进行时,所需的热量还可由SOFC产生高温废气进行供给。基于此,文中提出了LOHC脱氢单元与SOFC的耦合系统(LOHC-SOFC),旨在满足SOFC氢气燃料需求的同时使得SOFC产生的废热能够满足LOHC脱氢反应的热需求,以达到提升系统能量利用效率的目标。为此,利用Aspen Plus软件构建了恒定SOFC输出功率下LOHC-SOFC系统热力学仿真和计算模型,并进行了详细的能量分析和火用分析。结果表明,在设计条件下,SOFC发电效率、系统发电效率和系统火用效率分别为46.06%、44.79%和47.59%;系统的火用损失为4.034 kW,主要来自空气预热器、SOFC以及后燃烧室。此外,文中还探究了储氢载体类型、SOFC运行温度和运行压力等主要参数对系统输出参数和热力学性能指标的影响规律,为LOHC-SOFC系统设计和操作参数的确定提供了指导和建议。

关键词(KeyWords): 过程建模;热集成;热力学分析;有机液体储氢;固体氧化物燃料电池

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 国家自然科学基金(22378323);; 陕西省共性技术研发平台项目(2025ZY1-GXJS-03);; 宁德时代创新实验室开放基金资助(21C-OP-202305)

作者(Author): 邱美兰,康丽霞,刘永忠

参考文献(References):

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