家用燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)的能量效率分析.pdf

1、燃料電池是能將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，具有低排放、高效率等優(yōu)點(diǎn)。與其他種類燃料電池相比，質(zhì)子交換膜燃料電池由于操作溫度低、啟動(dòng)快速等特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于家庭熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。以質(zhì)子交換膜燃料電池為發(fā)電裝置的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)不僅能為家庭生活提供所需的電能，同時(shí)還能提供暖氣和熱水，可實(shí)現(xiàn)不同品位能量的梯級利用，提高能量的轉(zhuǎn)化效率。對應(yīng)用的家用熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行能量分析，有助于家用熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　依據(jù)某居民家庭熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

2、，分析系統(tǒng)的實(shí)際工藝流程?；贏spen plus化工模擬軟件平臺(tái)，建立相應(yīng)的模型與模擬流程。以該家庭2月份實(shí)際消耗的原料量為流程模型的輸入數(shù)據(jù)，計(jì)算輸出端能量的模擬數(shù)據(jù)。與居民家庭該月實(shí)際使用能量的測量數(shù)據(jù)相對比，測量數(shù)據(jù)的誤差在5%以內(nèi)，表明建立的模型真實(shí)可靠。在此基礎(chǔ)上，以熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)部的制氫系統(tǒng)為研究對象，以摩爾比為6:4的丙烷（C3H8）和正丁烷（C4H10-1）組成的LPG為原料，對制氫系統(tǒng)的不同工藝參數(shù)進(jìn)行模擬分析，考察

3、其對燃料的熱效率的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在重整反應(yīng)器進(jìn)料溫度（Tin）為450℃，水碳比（Wc）為2.0，氧碳比（Oc）為0.4的操作參數(shù)下，燃料的熱效率達(dá)到最高。
　　本文的研究的基礎(chǔ)是日本某居民家庭2到12月份的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的輸入和輸出的測量數(shù)據(jù)。將測量數(shù)據(jù)整理成每月日平均值，得到11組數(shù)據(jù)。將整理后的輸入數(shù)據(jù)輸入模型，考慮到環(huán)境溫度的變化，得到每組模擬的輸出結(jié)果。對比每個(gè)月的輸出測量數(shù)據(jù)與相對應(yīng)的模擬數(shù)據(jù)，對比結(jié)果表明：模型的模擬

4、結(jié)果能很好地反映家庭熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的各部分真實(shí)的能量分布情況。分別對每一組模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行熱力學(xué)計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明：家用熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)2到12月份的平均焓值效率和?值效率分別是68.03%和27.36%，其中焓值效率最高值為71.48%，?值效率最高為29.58%。環(huán)境溫度對整個(gè)系統(tǒng)的焓值效率影響為6.33%，對?值效率的影響為4.47%，不是主要的影響因素。在家用熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，裝置模塊的焓值損失占總的焓值損失約為95%左右，裝置模塊的?值損