为了实现海上船舶对长续航与绿色高效的双重需求目标,提出了一种基于氨燃料固体氧化物料电池(SOFC)的全电力推进系统。利用COMSOL软件对SOFC内部的传热、传质与电化学反应过程进行数值模拟分析,重点研究了变工况下内部流场演变及镍氮化...为了实现海上船舶对长续航与绿色高效的双重需求目标,提出了一种基于氨燃料固体氧化物料电池(SOFC)的全电力推进系统。利用COMSOL软件对SOFC内部的传热、传质与电化学反应过程进行数值模拟分析,重点研究了变工况下内部流场演变及镍氮化引发的性能衰退机制。结果表明:在去除系统辅机耗功后,推进系统净输出功率达95.86 k W,系统效率为42.11%;当船舶在变工况下运行时,随着燃空比(F/A)从0.046增至0.125,系统功率从31.84 k W升高至110.17 k W,效率从13.99%提升至48.39%,燃料通道入口温度升高,氨气分解吸热引起的温差从46 K减小至14 K,温度分布更均匀,进而提升SOFC整体性能;当F/A从0.087降至0.046时,入口处镍氮化风险区域扩大,肋片两侧局部区域镍氮化势能较高;低氨气流速和低温易引发直氨型SOFC的镍氮化,导致SOFC效率降低0.6%~5.87%。展开更多
文摘为了实现海上船舶对长续航与绿色高效的双重需求目标,提出了一种基于氨燃料固体氧化物料电池(SOFC)的全电力推进系统。利用COMSOL软件对SOFC内部的传热、传质与电化学反应过程进行数值模拟分析,重点研究了变工况下内部流场演变及镍氮化引发的性能衰退机制。结果表明:在去除系统辅机耗功后,推进系统净输出功率达95.86 k W,系统效率为42.11%;当船舶在变工况下运行时,随着燃空比(F/A)从0.046增至0.125,系统功率从31.84 k W升高至110.17 k W,效率从13.99%提升至48.39%,燃料通道入口温度升高,氨气分解吸热引起的温差从46 K减小至14 K,温度分布更均匀,进而提升SOFC整体性能;当F/A从0.087降至0.046时,入口处镍氮化风险区域扩大,肋片两侧局部区域镍氮化势能较高;低氨气流速和低温易引发直氨型SOFC的镍氮化,导致SOFC效率降低0.6%~5.87%。