微型固態氧化物燃料電池堆冷啟動動態模擬

Cold Start-up Dynamic Simulation of a Micro SOFC Stack

邱重銘(Zhong-Ming Qiu)

指導教授 ： 洪哲文

國立清華大學/工學院/動力機械工程學系/碩士(2007年)

摘要

本論文的目的在研究如何縮短高溫燃料電池之啟動時間，利用Matlab/Simulink建立固態氧化物燃料電池的方塊模型，並以HTceremix公司所推出的燃料電池為實驗平台，設定其規格為模擬系統之參數，進行整體性能的分析與預測。

模擬系統整合方面，將進入燃料電池堆前的燃料氫氣與氧化劑空氣經過烤箱加熱，而燃料電池堆組也被放置烤箱內以預設的溫升速度加熱，模擬整體系統在350℃/hr的溫升速度下，最快可以達到操作溫度—973度K的啟動時間。然後再利用其他的加熱方式來縮短啟動時間，例如將溫升的速度加倍以及利用車輛所排放出來的高溫廢氣進行預熱的步驟，以預測可能達成的時間。另外並模擬在不同負載電流的情況下，該顆燃料電池所能達到的輸出功率和操作電壓的數值。最後利用進出電池堆的能量變化及熱阻係數去推導出一個估測電池溫度的方程式，以求得該燃料電池堆其各室單電池各個不同的溫度變化情形。

經過Matlab/Simulink的模擬結果可以得知，這組燃料電池堆即使在烤箱操作在最快的溫升速度時，仍然需要8930秒的時間才能達成操作溫度，考慮到目前的結果仍然不盡理想，因此在未來仍朝其他加熱方式或是縮小固態氧化物燃料電池的規格去加快溫升的速度，以達到快速啟動的目的。

關鍵字

固態氧化物燃料電池堆

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無資料

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SOFC

參考文獻

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