固体氧化物燃料电池尾气在多孔介质中的燃烧特性

张静思，陈志光，詹心怡，郭双乾，秦朝葵

（同济大学机械与能源工程学院，上海 201804）

固体氧化物燃料电池（SOFC）是继磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池之后能量转换效率最高的第三代燃料电池。作为目前最有前景的能源装置之一，SOFC的开发和商业化对解决节能环保问题有着重要意义［1-2］。SOFC操作温度一般在600～1 000℃，其阴极、阳极尾气中含有较多余热，同时含有一部分可燃组分（H2、CH4、CO）［3］，若进一步燃烧SOFC尾气，充分回收尾气中的化学能和热能，则可大大提高SOFC的能源利用效率。

SOFC系统包括燃料重整器、SOFC电堆、热利用回收换热器、后燃器等。目前燃料电池工作特性研究中对SOFC电堆和燃料重整器的研究较多，而对后燃器的研究较少［4-6］。SOFC尾气中可燃组分少，并且在不同运行阶段组分差异较大［7-9］，为保证低浓度燃气在组分波动时的稳定燃烧，选择多孔介质燃烧器进行SOFC尾气的燃烧。多孔介质本身具有较强的蓄热性，不仅能提供燃烧场所，还作为换热器实现热量交换。多孔介质燃烧技术以燃料适应性好等优点，被广泛应用于超低热值气体燃烧领域［10-12］。

设计了SOFC高温模拟尾气配制比例并搭建了燃烧实验台，采用多孔介质燃烧技术，分析无背压工况下不同流量比、不同气流速度时SOFC模拟尾气的燃烧特性，探讨不同电堆利用率下阴极和阳极模拟尾气的稳定燃烧极限。

1 实验系统搭建与实验方法

1.1 实验装置及测试系统

基于以天然气为燃料的1 kW SOFC电堆产生的尾气量进行实验，通过配置不同组分和温度的混合气体来模拟SOFC尾气，研究其在双层多孔介质燃烧器中的燃烧特性。……