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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