百千瓦级天然气制氢质子交换膜燃料电池 热电联产系统稳态特性模拟分析

• 作者: 吴磊 彭黎菊 李爽 史翊翔 蔡宁生
• 来源期刊: 发电技术
• 学科: 化学
• 关键词: 天然气蒸气重整制氢 质子交换膜燃料电池(PEMFC) 热电联产 稳态特性
• 年，卷（期）: 2024,（3）
• 页码范围: 70-80
• 页数: 11页
• 语种: 中文

摘要

依托Aspen Plus平台建立了百千瓦级质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)热电联产系统模型，该模型由燃料处理单元、热回收单元与PEMFC单元构成。燃料处理单元关键设备模型依据反应动力学参数搭建，PEMFC电堆采用Aspen Custom Modeler自定义模型。验证了关键设备模型的准确性，并分析了稳态条件下设备运行参数对系统性能的影响，结果表明：在以电定热运行模式下，可适当减少燃烧天然气进料或者降低重整原料水碳比，以提高系统的电效率与(火用)效率。此外，可调节变压吸附(pressure swing adsorption,PSA)至PEMFC管路阀门，增大电堆阳极进气压力以提高发电量，但不建议增大电堆阴极进气压力，这会导致系统辅助设备耗电量上升、净电效率下降。以热定电时，可采取相反的调节方式，降低燃烧烟气与PEMFC尾气的排放温度，提高系统热效率。研究结果可为调整PEMFC热电联产系统工作参数以实现热电输出合理配比提供参考。