磷酸燃料電池-吸收式制冷機(jī)混合系統(tǒng)性能分析與生態(tài)學(xué)優(yōu)化.pdf

1、本文在綜合考慮磷酸燃料電池工作的過程中存在的不可逆性，建立了磷酸燃料電池的數(shù)學(xué)模型，對(duì)磷酸燃料電池（PAFC）進(jìn)行電化學(xué)以及熱力學(xué)分析優(yōu)化，研究幾個(gè)重要的工作參數(shù)對(duì)其工作性能有怎樣的影響，包括溫度、壓力、磷酸電解質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)等。為了有效并且合理地回收利用磷酸燃料電池工作過程中產(chǎn)生的廢熱，本文進(jìn)而建立了磷酸燃料電池-吸收式制冷機(jī)混合系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，利用吸收式制冷機(jī)來有效回收磷酸燃料電池在發(fā)電過程中產(chǎn)生的廢熱，研究結(jié)果顯示混合系統(tǒng)的最大輸出

2、功率和最大輸出效率分別比磷酸燃料電池提高了3.41%和4.04%，并且得到了混合系統(tǒng)輸出功率的最佳運(yùn)行區(qū)間是Pη＜P＜Pmax，混合系統(tǒng)輸出效率的最佳運(yùn)行區(qū)間為ηp＜η＜ηmax。我們?cè)谝呀?jīng)建立的磷酸燃料電池-吸收式制冷機(jī)混合系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析了混合系統(tǒng)的各種不可逆因素，得出了混合系統(tǒng)的熵產(chǎn)率的理論計(jì)算公式，運(yùn)用生態(tài)學(xué)優(yōu)化的原理對(duì)混合系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化分析。通過以上科研工作，我們收獲了一些具有理論意義以及實(shí)際意義的結(jié)論。
　　本研

3、究分為五個(gè)部分：第一章介紹了燃料電池和吸收式制冷機(jī)相關(guān)的研究背景和發(fā)展歷史。第二章建立了相對(duì)完整的磷酸燃料電池的數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用熱力學(xué)和電化學(xué)分析的方法，研究三種過電勢(shì)對(duì)磷酸燃料電池的性能所造成的影響，得到幾個(gè)主要參數(shù)的理論計(jì)算公式；運(yùn)用理論分析和數(shù)值計(jì)算的方法來研究幾個(gè)主要的工作條件和參數(shù)，如溫度、壓力、磷酸摩爾分?jǐn)?shù)和電解質(zhì)厚度等工作參數(shù)對(duì)磷酸燃料電池性能有何影響，得出了磷酸燃料電池的相關(guān)工作參數(shù)或工作條件的優(yōu)化取值范圍。第三章建立了一

4、個(gè)工作在穩(wěn)定的狀態(tài)的磷酸燃料電池-吸收式制冷機(jī)的混合系統(tǒng)的數(shù)學(xué)理論模型，在該數(shù)學(xué)模型里，我們綜合地考慮了電化學(xué)反應(yīng)、回?zé)嵋约昂纳⒌江h(huán)境中的熱漏等不可逆損失。在研究中通過理論分析和數(shù)值模擬的方法研究溫度、壓力、電解質(zhì)厚度、制冷溫度、環(huán)境溫度和不可逆系數(shù)等對(duì)混合系統(tǒng)工作性能的影響，得到了混合系統(tǒng)工作參數(shù)取值的優(yōu)化范圍，通過研究混合系統(tǒng)輸出電壓與效率的關(guān)系，得到了兩者的優(yōu)化區(qū)間。第四章在已經(jīng)建立的磷酸燃料電池-吸收式制冷機(jī)混合系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的

5、基礎(chǔ)上研究了混合系統(tǒng)中可能存在的各種不可逆損失，得出了混合系統(tǒng)的熵產(chǎn)率的理論計(jì)算公式，運(yùn)用生態(tài)學(xué)優(yōu)化的原理對(duì)磷酸燃料電池-吸收式制冷機(jī)的混合系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化分析，折衷了混合系統(tǒng)的熵增性能與混合系統(tǒng)的輸出功率性能和混合系統(tǒng)的輸出效率性能的關(guān)系。分別以生態(tài)學(xué)準(zhǔn)則函數(shù)（E）和生態(tài)學(xué)性能系數(shù)（ECOP）為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行了理論數(shù)值分析，最終得出了相關(guān)工作參數(shù)的優(yōu)化取值區(qū)間。第五章，概括了研究?jī)?nèi)容以及所得到的結(jié)論，然后分析了存在的不足之處和創(chuàng)新之處，并