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Energy analysis of an SOFC system fed by syngas

机译：合成气供入的SOFC系统的能量分析

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摘要

The solid oxide fuel cells (SOFC) system fed by alternative fuels such as syngas, i.e. the gas produced by woody biomass gasification, can produce electric energy with high conversion efficiency and thermal energy. A part of carbon monoxide (CO) in syngas is directly converted into electric energy in the fuel cell anode and the remaining part with steam can be converted into hydrogen by the Water Gas Shift (WGS) chemical reaction. The WGS chemical reaction is set up according to the direct internal mode (Direct Internal Water Gas Shift, DIWGS). A part of the anode exhaust gas, consisting mainly of steam and carbon dioxide, can be recirculated at the fuel cell anode inlet. The syngas composition, the part of CO in syngas directly converted into electric energy in the fuel cell anode and the percentage of recirculated anode exhaust gas influence the SOFC system performances. In this article a zero-dimensional and stationary simulation model of an SOFC system fed by syngas in cogenerative arrangement is formulated and implemented in the Matlab environment by which the SOFC system performances were evaluated. Furthermore, the simulation model also considers the anodic carbonation phenomenon and evaluates the amount of carbon that can be formed in the anode at chemical equilibrium. All the above-mentioned variables and in particular the fraction of CO in syngas directly converted into electric energy in the fuel cell anode affect the SOFC system performances and at the anode the increase of recirculation fraction reduces the carbonation risk. (C) 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved.
机译：由诸如合成气的替代燃料（即由木质生物质气化产生的气体）供入的固体氧化物燃料电池（SOFC）系统可以产生具有高转化效率和热能的电能。合成气中的一氧化碳（CO）的一部分在燃料电池阳极中直接转化为电能，而其余的蒸汽则可以通过水煤气变换（WGS）化学反应转化为氢。 WGS化学反应是根据直接内部模式（直接内部水煤气变换，DIWGS）进行设置的。主要由蒸汽和二氧化碳组成的一部分阳极废气可以在燃料电池阳极入口处再循环。合成气的组成，合成气中的CO的一部分在燃料电池阳极中直接转化为电能，以及再循环阳极废气的百分比会影响SOFC系统的性能。本文在Matlab环境中建立并实现了以合成气供气的SOFC系统的零维固定仿真模型，并在Matlab环境中对其进行了评估，从而评估了SOFC系统的性能。此外，模拟模型还考虑了阳极碳化现象，并评估了在化学平衡状态下阳极中可形成的碳量。所有上述变量，特别是在燃料电池阳极中直接转化为电能的合成气中的CO分数都会影响SOFC系统的性能，并且在阳极增加再循环分数会降低碳化的风险。 （C）2015 Elsevier Ltd.保留所有权利。

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  • 来源
    《Energy Conversion & Management》 |2015年第3期|175-186|共12页
  • 作者

    De Lorenzo G.; Fragiacomo P.;

  • 作者单位

    Univ Calabria, Dept Mech Energy & Management Engn, I-87036 Cosenza, Italy;

    Univ Calabria, Dept Mech Energy & Management Engn, I-87036 Cosenza, Italy;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类
  • 关键词

    Syngas; SOFC system; Simulation model;

    机译：合成气SOFC系统模拟模型;

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