高文志2024年最新论文：基于直接氨质子陶瓷燃料电池和碱金属热电转换器的混合系统概念设计与多目标优化
论论资讯 ｜ 2024-04-29 ｜
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Conceptual design and multi-objective optimization of a hybrid system based on direct ammonia protonic ceramic fuel cell and alkali metal thermal electric converter
Han Y.; Gao W.; Qin Y.
Published：2024-06-15
DOI：10.1016/j.energy.2024.131287
研究背景
在当今社会，能源问题一直备受关注。然而，随着科技的不断发展，我们也面临着新的挑战。一些传统的能源发电方式存在能源浪费和运行异常等问题，这促使科研人员寻找更加高效的解决方案。
研究内容
最近一篇发表在《Energy》期刊上的论文提出了一个全新的解决方案：直接氨质子陶瓷燃料电池（NH<sub>3</sub>-PCFC）和碱金属热电转换器（AMTEC）构成的混合系统。这项研究着眼于解决NH<sub>3</sub>-PCFC产生的大量废热问题，提出了一种新颖的废热回收系统，通过AMTEC将NH<sub>3</sub>-PCFC产生的高级排放热转化为额外的电力。研究考虑了氨的分解缓慢动力学、NH<sub>3</sub>-PCFC的各种不可逆过电位损失以及整合系统内的热力学损失，制定了评估NH<sub>3</sub>-PCFC、AMTEC和混合系统的能量/分析性性能参数。研究揭示了所提出系统的一般性能特征，并在特定操作条件或结构参数下进行了敏感性分析。数值计算显示，混合系统的最大可达功率密度比独立NH<sub>3</sub>-PCFC系统提高了20.5%。研究使用多目标遗传算法优化了混合系统的性能，权衡了功率输出和效率。优化结果显示，在相应的优化条件下，所提出系统的功率密度和相应效率分别可达到6762.3 W m<sup>−2</sup>和49.8%。
研究意义
这项研究的创新之处在于提出了一种新颖的废热回收系统，有效利用了NH<sub>3</sub>-PCFC产生的废热，提升了系统的电力容量。通过优化混合系统的性能，不仅提高了功率密度，还提高了效率，为未来能源领域的发展带来了新的可能性。这项研究为解决能源问题提供了有益的参考，对于推动清洁能源技术的发展具有积极意义。
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