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符号表1

第1章 绪论5

1.1 研究背景6

1.2 燃料电池发展历程7

1.3 固体氧化物燃料电池（SOFC）概述11

1.3.1 SOFC基本原理11

1.3.2 SOFC常见类型12

1.3.3 SOFC部件材料15

1.4 管式SOFC研究现状16

1.4.1 管式SOFC发展综述16

1.4.2 管式SOFC数值计算综述18

1.5 主要研究内容21

第2章 管式SOFC多物理场耦合理论基础及数值模型23

2.1 SOFC的数值计算理论基础24

2.1.1 SOFC的理想电压24

2.1.2 SOFC的伏安特性26

2.1.3 动量、能量、质量守恒方程27

2.2 管式SOFC多物理场耦合数值模型31

2.2.1 电化学模型31

2.2.2 传质模型35

2.2.3 传热模型38

2.3 计算流体力学求解过程42

2.4 本章小结44

第3章 管式SOFC电极构型的分析研究45

3.1 管式SOFC的结构和三种电极构型的特点46

3.2 管式SOFC多物理场耦合模型50

3.2.1 几何模型50

3.2.2 模型的输入参数50

3.2.3 模型的边界条件53

3.2.4 模型输出的伏安特性曲线及校验54

3.3 计算结果与讨论56

3.3.1 阴极支撑型内部的流体及电流传输过程56

3.3.2 阳极支撑型内部的流体及电流传输过程57

3.3.3 运行温度的影响58

3.3.4 电导率的影响59

3.3.5 孔隙率的影响61

3.3.6 接触电阻的影响61

3.3.7 输出电压的影响61

3.4 本章小结65

第4章 管式SOFC堆结构的分析研究67

4.1 管式SOFC堆电池单元构型的选择68

4.2 管式SOFC堆的三维空气流场模型70

4.2.1 模型的几何尺寸和输入参数70

4.2.2 管式SOFC堆模型71

4.2.3 表征参数72

4.3 计算结果和讨论75

4.3.1 一进一出直线型气道流场75

4.3.2 一进一出Z型气道流场77

4.3.3 二进二出Z型气道流场83

4.3.4 二进二出U型气道流场86

4.4 本章小结91

第5章 管式SOFC电堆空气分配的优化设计方案93

5.1 阳极支撑型管式SOFC堆的空气分配方案论证分析94

5.1.1 电堆设计模型的演化规律94

5.1.2 一进一出直线型和二进二出U型的对比分析96

5.2 新型阳极支撑管式SOFC堆的模型计算101

5.3 优化结果讨论108

5.4 本章小结110

第6章 总结与展望111

6.1 总结112

6.2 展望115

参考文献116