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摘要
燃料电池系统的最大电效率(ηemax)对理解和发展燃料电池技术至关重要.本文通过对燃料电池系统的热力学分析,在考虑加热燃料与空气至燃料电池工作温度的热量需求的基础上,建立了燃料电池运行过程的能量平衡关系,进而推导出了ηemax的显式理论表达式.结果表明,与卡诺效率不同,ηemax与燃料有关.由于除氢燃料外,计算ηemax需要进行化学平衡计算,本文推导了烷烃燃料化学平衡态的解析解.所得理论模型被用于分析温度(T)与燃料水含量及废热回收率对ηemax的影响.结果表明,甲烷和丙烷燃料的ηemax随温度的升高而显著降低.此外,对中等废热回收率且运行于700℃≤T≤900℃的燃料电池系统,氢气燃料的ηemax要高于甲烷和丙烷燃料的ηemax.
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单位中国科学技术大学; 中国科学院
