第２９卷第３期洁净煤技术Ｖｏｌ.２９Ｎｏ.３２０２３年３月ＣｌｅａｎＣｏａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＭａｒ．２０２３固体氧化物燃料电池积碳效应数值模拟王怡楠１，王雨晴１，张瑞宇１，李晓晓１，史翊翔２（１．北京理工大学机电学院，北京１０００８１；２．清华大学能源与动力工程系，北京１０００８４）移动阅读收稿日期：２０２２－１２－１３；责任编辑：常明然ＤＯＩ：１０．１３２２６／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－６７７２．Ｈ２２１２１３０１基金项目：国家自然科学基金资助项目（５２１７６１７６）作者简介：王怡楠（２０００—），女，河北邯郸人，硕士研究生。Ｅ－ｍａｉｌ：３１２０２２０２５３＠ｂｉｔ．ｅｄｕ．ｃｎ通讯作者：王雨晴（１９９０—），女，河北衡水人，副教授，博士。Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｙｑ＠ｂｉｔ．ｅｄｕ．ｃｎ引用格式：王怡楠，王雨晴，张瑞宇，等．固体氧化物燃料电池积碳效应数值模拟［Ｊ］．洁净煤技术，２０２３，２９（３）：４０－４８．ＷＡＮＧＹｉｎａｎ，ＷＡＮＧＹｕｑｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＲｕｉｙｕ，ｅｔａｌ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｃａｒｂｏｎｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｓｏｌｉｄｏｘｉｄｅｆｕｅｌｃｅｌｌｓ［Ｊ］．ＣｌｅａｎＣｏａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２３，２９（３）：４０－４８．摘要：燃料灵活性是固体氧化物燃料电池（ＳｏｌｉｄＯｘｉｄｅＦｕｅｌＣｅｌｌ，ＳＯＦＣ）的显著优势之一，但在使用碳氢化合物为燃料时，阳极碳沉积导致的电池性能衰减是影响ＳＯＦＣ长期稳定运行的最主要原因之一。为探明阳极碳沉积对电池性能的影响机制，构建了以合成气（Ｈ２、ＣＯ、Ｈ２Ｏ、ＣＯ２、ＣＨ４）为燃料的固体氧化物燃料电池一维瞬态基元反应动力学模型，模型考虑了阳极非均相反应、电化学反应、电极微观结构演变、电荷和质量传输过程以及碳相变过程的耦合效应。参考试验中不同时刻的电化学阻抗谱验证了模型的准确性，基于该模型提出了ＳＯＦＣ阳极碳沉积机制：在高温（＞１０００Ｋ）条件下，碳以薄膜碳的形式覆盖在阳极Ｎｉ表面和Ｎｉ／ＹＳＺ／气体三相界面，阻断了非均相反应和电荷转移反应的进行；在较低温度（＜１０００Ｋ）条件下，薄膜碳演化为固体碳，固体碳生长在多孔阳极内部，堵塞阳极孔隙，阻碍燃料气体扩散。所构建模型可以反映出这一机制。最后，利用模型研究不同燃料组分下阳极碳沉积导致的ＳＯＦＣ性能衰减。研究表明，降低燃料中...
