固體氧化物燃料電池新型材料
《固體氧化物燃料電池新型材料》是2014年化學工業(yè)出版社出版的圖書，作者是馬文會 于潔。車本書主要結合國內外固體氧化物燃料電池材料的研究進展,探討鈣鈦礦型復合氧化物電解質材料、陰極材料和陽極材料及其組成單電池的制備工藝和性能，以期對固體氧化物燃料電池技術的研究有所推動。本書共分為7章，第1章為燃料電池技術概述，第2章為中溫固體氧化物燃料電池技術，第3章為中溫固體氧化物燃料電池新型陰極材料，第4章為中溫固體氧化物燃料電池新型陽極材料，第5章為中溫固體氧化物燃料電池新型電解質材料，第6章為中溫固體氧化物燃料電池單電池技術及堆循環(huán)系統(tǒng)新流程，第7章為陽極支撐中溫固體氧化物燃料電池及其材料的研究。 本書可供從事固體氧化物燃料電池和新材料研究與開發(fā)的科研人員、企事業(yè)單位的技術人員和管理人員閱讀，也可供能源、化學、材料等相關專業(yè)教師和學生參考。
固體氧化物燃料電池新型材料基本信息
| 中文名 | 固體氧化物燃料電池新型材料 | 類????型 | 科技 |
|---|---|---|---|
| 出版日期 | 2014年10月1日 | 語????種 | 簡體中文 |
| ISBN | 7122212386 | 作????者 | 馬文會 于潔 |
| 出版社 | 化學工業(yè)出版社 | 頁????數(shù) | 218 頁 |
| 開????本 | 16 開 | 品????牌 | 化學工業(yè)出版社 |
第1章燃料電池技術概述1
11燃料電池的工作原理1
12燃料電池的特點2
13燃料電池的分類3
14燃料電池的應用4
15研究進展5
151堿性燃料電池5
152磷酸燃料電池6
153熔融碳酸鹽燃料電池8
154固體氧化物燃料電池(SOFC)11
155質子交換膜燃料電池（PEMFC）11
156其他類型的燃料電池13
第2章中溫固體氧化物燃料電池技術16
21SOFC的工作原理17
22SOFC的結構類型18
23SOFC的特點和應用19
24SOFC的研究進展20
241國外研究進展20
242國內研究進展22
243SOFC的中溫化22
25SOFC的構件材料研究狀況23
251SOFC的陰極材料24
252SOFC的電解質材料25
253SOFC的陽極材料27
254SOFC的互連接材料28
255SOFC的密封材料29
256SOFC電池制備技術29
第3章中溫固體氧化物燃料電池新型陰極材料32
31陰極材料La1-xSrxFe1-yMnyO3-δ
(LSFM)32
311檸檬酸鹽法制備LSFM的過程34
312檸檬酸鹽法制備LSFM的性能38
32陰極材料La1-xSrxFe1-yCoyO3-δ
(LSFC)42
321EDTA螯合溶膠凝膠法制備的
關鍵43
322EDTA螯合溶膠凝膠法制備LSFC
工藝優(yōu)化46
323LSCF材料結構和性能研究50
33陰極材料La08Sr02Co0085CuxFe0915-xO3-δ
(LSCCuF)53
331XRD分析54
332SEM及EDS分析55
333電導率測量結果與分析56
334LSCCuF與電解質的化學相容性
研究57
34陰極材料La08Sr02Co005FexMn095-xO3-δ
(LSCFM)57
341差熱熱重分析57
342粉體預燒和膜體的制備58
343XRD檢測59
344掃描電鏡59
345能譜分析59
346電導率σ和電導活化能Ea59
347碘滴定61
35陰極材料La1-x-ySrxCayFe1-zCozO3-δ
(LSCaFC)61
351XRD分析和EDS分析61
352SEM和BET結果62
353激光粒度分析62
354碘滴定法測量樣品的氧非化學
計量值63
355材料電導率63
356LSCaFC與LSGM電解質的化學
相容性64
36陰極材料La1-x-ySrxCayMn1-zCozO3-δ
(LSCMC)65
361La1-x-ySrxCayMn1-zCozO3-δ
(LSCMC)DSC/TG分析65
362變溫X射線衍射分析65
363電子探針顯微（EPMA）分析69
364粒度分析69
365材料制備焙燒曲線70
366材料的電導性能70
367電導活化能71
368特征溫度、體積密度及
微觀形貌72
369材料的熱性能72
3610材料的化學性能73
3611催化性能74
3612陰極材料的氧表面交換75
第4章中溫固體氧化物燃料電池新型陽極材料76
41陽極材料La1-xSrxCr1-yMnyO3-δ
(LSCM)76
411改進固相法制備LSCM陽極
材料76
412GNP法制備LSCM陽極材料83
42陽極材料La1-xSrxCr1-y-zMnyCozO3-δ
(LSCMCo)87
421LSCMCo的物相分析87
422LSCMCo的形貌分析88
423LSCMCo的電導性能88
424LSCMCo的催化性能90
43陽極材料Ce08Ca02O18(CDC82)90
431CDC82前驅體物料的熱分析91
432CDC82的物相分析91
433CDC82的生成機理探討91
434CDC82的形貌分析92
435CDC82的電導性能93
436CDC82與LSGM和LSCM的化
學相容性94
437CDC82的催化性能94
44陽極材料Ce08Gd02O2-δ(GDC82)95
441GDC82前驅體物料的熱分析95
442GDC82的物相分析95
443GDC82的生成機理探討95
444GDC82的形貌分析96
445GDC82的電導性能96
446GDC82與LSGM和LSCM的化
學相容性97
447GDC82的催化性能98
45陽極材料Ce08Ca02O2La07Sr03Cr05
Mn05O3-δ(CDCLSCM)99
451CDCLSCM熱重分析檢測結果99
452CDCLSCM XRD物相分析檢測
結果99
453CDCLSCM掃描電鏡顯微結構
分析102
454CDCLSCM能譜分析結果102
455CDCLSCM與電解質YSZ相容性
測試103
456CDCLSCM在氫氣中的催化性
反應103
457CDCLSCM在空氣和氫氣氣氛下
的電導率104
46新型陽極材料3Ce08Ca02O027La07Sr03Cr05
Mn05-yCoyO3-δ(CDCLSCMCo)105
461CDCLSCMCo的特征105
462CDCLSCMCo01材料的熱分析105
463CDCLSCMCo01材料的物
相分析106
464CDCLSCMCo01材料的能
譜分析107
465CDCLSCMCo01材料的形
貌分析108
466CDCLSCMCo材料的電
導性能108
467CDCLSCMCo015材料分別與電解質
YSZ和LSGM的化學相容性110
468CDCLSCMCo015材料與電
解質LSGM的熱相容性111
469CDCLSCMCo015材料在氫氣下
的催化性能111
第5章中溫固體氧化物燃料電池新型電解質材料113
51電解質材料La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ
(LSGM)114
511LSGM的合成物料分析115
512LSGM合成物料的熱分析117
513LSGM的物相分析118
514LSGM的生成機理探討118
515LSGM的能譜分析119
516LSGM的形貌分析120
517LSGM粉體的粒度分布120
518LSGM的導電機理及性能121
519GNP法制備LSGM電解質
材料125
5110固相GNP聯(lián)合燒結法制備LSGM
電解質材料探索126
52LSGMC電解質材料合成及性能
研究127
521LSGMC前驅體物料的熱重
分析127
522燒結溫度127
523電極材料與電解質的化學相
容性128
524LSGMC陶瓷片的形貌分析129
525LSGMC粉體的粒度分布132
526碘量法測非化學計量值133
527LSGMC的電導性能133
第6章中溫固體氧化物燃料電池單電池技術及堆循環(huán)系統(tǒng)新流程136
61LSGM電解質與電極材料之間的
相容性136
611LSGM電解質與備選電極材料之間
的化學相容性能136
612LSGM電解質與備選電極材料之間
的熱匹配性能136
613備選電極材料的電導性能139
62單電池制作及性能考察140
621電池構件薄膜制作140
622電極薄膜的微觀形貌141
623單電池性能測試與結果145
63ITSOFC堆循環(huán)系統(tǒng)新流程148
631陽極積碳機理研究149
632甲烷重整措施154
633生物質氣等含甲烷燃料在SOFCs
中的循環(huán)系統(tǒng)新流程156
634循環(huán)系統(tǒng)的工作原理與特點156
第7章陽極支撐中溫固體氧化物燃料電池及其材料的研究160
71LSCM陽極材料的制備和性能表征160
711LSCM陽極材料的合成與表征160
712LSCM陽極基底的制備及造孔劑的
選擇研究160
713LSCM陽極材料的形貌結構162
714LSCM多孔陽極對甲烷的催化
活性165
715LSCM多孔陽極的電導率165
72NiOLDC陽極材料的制備和性能
表征166
721LDC材料制備及性能研究167
722NiOLDC陽極片制備及性能
研究169
73LSGM電解質薄膜的制備和性能
表征174
731固相法合成LSGM電解質
材料174
732射頻磁控濺射法制備LSGM電解質
薄膜175
733LSGM電解質薄膜的表征及工藝
優(yōu)化177
734漿料旋涂法制備LSGM電解質
薄膜192
735LSGM電解質薄膜的表征及工
藝優(yōu)化193
74單電池片制備及電池性能測試196
741單電池片制備197
742LSCM陽極支撐/漿料旋涂
LSGM/LSCF單電池片197
743LSCM陽極支撐/磁控濺射
LSGM/LSCF單電池片200
75NiOLDC陽極支撐單電池片性能
測試203
751NiOLDC陽極支撐/漿料旋涂
LSGM/LSCF單電池片204
752NiOLDC陽極支撐/磁控濺射
LSGM/LSCF單電池片207
參考文獻211
序言
能源利用和環(huán)境保護是人類實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要保障，開發(fā)環(huán)境負荷低的能源高效利用技術具有重要的科學意義和廣闊的應用前景。燃料電池具有高效、清潔的優(yōu)點，被視為21世紀最有發(fā)展前途的能源技術之一。為實現(xiàn)我國的節(jié)能減排目標，建設節(jié)約型社會，進一步高效利用豐富的煤炭資源和生物質資源，我國倡導對固體氧化物燃料電池(SOFC)和熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)開展研究，盡快實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應用?！秶抑虚L期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要（2006～2020）》也明確了SOFC作為分布式發(fā)電系統(tǒng)的研究開發(fā)計劃。SOFC的一個重要發(fā)展方向是在保持含碳燃料內部重整的前提下降低其工作溫度，即研究開發(fā)中溫固體氧化物燃料電池(ITSOFC，一般認為操作溫度為500～850℃)。與常規(guī)的SOFC相比，ITSOFC不僅可以提高電池的開路電壓，而且由于可以使用金屬封裝材料，可明顯降低其制造與運行成本，同時，制備與使用溫度相適應的ITSOFC新型構件材料以保證電池性能成為研究的重點之一。近年來，得到了國內外的密切關注。
目前，國內的SOFC研究大多還處于各種基礎材料的實驗室探索試驗階段以及對于電池、電池堆和系統(tǒng)的模型研究階段。其中，對SOFC的各種構件材料的制備、性能研究較為集中。研究制備性能穩(wěn)定、催化性能良好、與電解質匹配好的多孔電極材料以及性能穩(wěn)定、與電極匹配好的致密電解質材料，并探索單電池的制作技術和工藝流程，力圖降低操作溫度，為以后大功率電池組的組裝積累理論依據(jù)和技術支持有著重要的意義。
昆明理工大學真空冶金國家工程實驗室近年來在國家自然科學基金、云南省中青年學術帶頭人后備人才培養(yǎng)項目、教育部新世紀優(yōu)秀人才支持計劃等項目支持下對SOFC主要構件材料的制備、結構和性能進行了系統(tǒng)的研究。本書主要根據(jù)課題組在ITSOFC新型構件材料方面的研究成果，結合國內外ITSOFC材料的研究進展，探討鈣鈦礦型復合氧化物電解質材料、陰極材料和陽極材料及其組成單電池的制備工藝和性能，以期對ITSOFC技術的研究有所推動。
全書共分為7章：第1章為燃料電池技術概述；第2章為中溫固體氧化物燃料電池技術；第3章為中溫固體氧化物燃料電池新型陰極材料；第4章為中溫固體氧化物燃料電池新型陽極材料；第5章為中溫固體氧化物燃料電池新型電解質材料；第6章為中溫固體氧化物燃料電池單電池技術及堆循環(huán)系統(tǒng)新流程；第7章為陽極支撐中溫固體氧化物燃料電池及其材料的研究。
本書由馬文會、于潔、陳秀華著，各章分工如下：第1、2、3章由于潔老師著；第7章由陳秀華老師著；其余各章由馬文會老師著并負責總體統(tǒng)稿。此書的出版,特別感謝昆明理工大學戴永年院士、王華教授、楊斌教授以及昆明冶金研究院謝剛教授的大力支持與幫助，在此表示誠摯的謝意。本書還得到課題組的老師和學生秦博、劉榮輝、馬學菊、張徐民、林航生、孫紅燕、陽建君、邢潔、李蕊的幫助，在此表示衷心的感謝。
由于著者時間和水平的限制，書中的不足和疏漏之處在所難免，敬請廣大讀者批評指正。
著者2014年4月
固體氧化物燃料電池新型材料造價信息
| 市場價 | 信息價 | 詢價 |
| 材料名稱 | 規(guī)格/型號 | 市場價 （除稅） |
工程建議價 （除稅） |
行情 | 品牌 | 單位 | 稅率 | 供應商 | 報價日期 |
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只 | 13% | 山東科普電源系統(tǒng)有限公司 | ||
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塊 | 13% | 山東科普電源系統(tǒng)有限公司 | ||
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| 蓄電池 | 12V/7AH | 查看價格 | 查看價格 | 節(jié) | 13% | 深圳市泰和安科技有限公司 | |||
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| 材料名稱 | 規(guī)格/型號 | 除稅 信息價 |
含稅 信息價 |
行情 | 品牌 | 單位 | 稅率 | 地區(qū)/時間 |
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| 電池 | 7Ah12V | 查看價格 | 查看價格 | 節(jié) | 云浮市2012年2季度信息價 | |||
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| 電池 | 14Ah12V | 查看價格 | 查看價格 | 節(jié) | 云浮市2012年2季度信息價 | |||
| 電池 | 10Ah12V | 查看價格 | 查看價格 | 節(jié) | 云浮市2012年1季度信息價 | |||
| 電池 | 10Ah12V | 查看價格 | 查看價格 | 節(jié) | 云浮市2011年4季度信息價 | |||
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| 電池 | 2.2Ah12V | 查看價格 | 查看價格 | 節(jié) | 云浮市2011年1季度信息價 |
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本書結合國內外固體氧化物燃料電池材料的研究進展，探討鈣鈦礦型復合氧化物電解質材料、陰極材料和陽極材料及其組成單電池的制備工藝和性能，以期對固體氧化物燃料電池技術的研究有所推動。 固體氧化物燃料電池新型材料常見問題
固體氧化物燃料電池新型材料文獻
固體氧化物燃料電池玻璃態(tài)封接材料
格式：pdf 大?。?span id="cewpben" class="single-tag-height">389KB 頁數(shù)： 4頁 評分： 4.6 平板式中溫固體氧化物燃料電池在500￣850℃下運行,電解質兩側的工作氣體(陽極氣室的燃料和陰極氣室的空氣)必須徹底隔離,因此電池部件間氣密封接至關重要。該工作是在制備出的SiO2-B2O3-Al2O3-BaO-PbO2-ZnO玻璃體系密封材料基礎上,優(yōu)選出性能最佳的配方(AF8)。通過對AF8進行了熱膨脹曲線的測試,計算材料的軟化點和高溫粘度;觀測結果表明,材料在YSZ浸潤角測試、附著性和氣密性的觀測,利用交流阻抗譜測試材料的高溫電阻率在105!·cm以上。以此密封材料封裝的單電池開路電壓接近理論值,在經(jīng)歷3次快速熱循環(huán)時電壓也沒有衰退。因此,AF8是一種能夠提供“軟”密封的材料,而且工作中的粘滯流動性很好的滿足了應力釋放要求。
用于固體氧化物燃料電池封接材料的微晶玻璃
格式：pdf 大?。?span id="bth4j9s" class="single-tag-height">389KB 頁數(shù)： 4頁 評分： 4.7 采用玻璃水淬和粉末燒結技術制備了MgO-CaO-Al2O3-SiO2微晶玻璃,用作封接材料;并對其差熱性能(DTA)、晶相結構(XRD)和熱膨脹性進行了測試分析。結果表明:玻璃系統(tǒng)中隨著氧化鈣逐步替換氧化鎂,其熱膨脹系數(shù)在2.0-3.1×10-6K-1之間;當氧化鎂與氧化鈣質量比為12:4時,玻璃的析晶活化能最小,為263.3kJ/mol;討論了熱膨脹系數(shù)對微晶玻璃結構的依賴關系。 固體氧化物燃料電池是一種新型發(fā)電裝置，其高效率、無污染、全固態(tài)結構和對多種燃料氣體的廣泛適應性等，是其廣泛應用的基礎。 固體氧化物燃料電池單體主要組成部分由電解質(electrolyte)、陽極或燃料極(anode，fuel electrode)、陰極或空氣極(cathode，air electrode)和連接體(interconnect)或雙極板(bipolar separator)組成。 固體氧化物燃料電池的工作原理與其他燃料電池相同，在原理上相當于水電解的"逆"裝置。其單電池由陽極、陰極和固體氧化物電解質組成，陽極為燃料發(fā)生氧化的場所，陰極為氧化劑還原的場所，兩極都含有加速電極電化學反應的催化劑。工作時相當于一直流電源，其陽極即電源負極，陰極為電源正極。 在固體氧化物燃料電池的陽極一側持續(xù)通入燃料氣，例如:氫氣(H2)、甲烷(CH4)、城市煤氣等，具有催化作用的陽極表面吸附燃料氣體，并通過陽極的多孔結構擴散到陽極與電解質的界面。在陰極一側持續(xù)通入氧氣或空氣，具有多孔結構的陰極表面吸附氧，由于陰極本身的催化作用，使得O2得到電子變?yōu)镺2-，在化學勢的作用下，O2-進入起電解質作用的固體氧離子導體，由于濃度梯度引起擴散，最終到達固體電解質與陽極的界面，與燃料氣體發(fā)生反應，失去的電子通過外電路回到陰極。 單體電池只能產(chǎn)生1V左右電壓，功率有限，為了使得SOFC具有實際應用可能，需要大大提高SOFC的功率。為此，可以將若干個單電池以各種方式(串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián))組裝成電池組。 SOFC組的結構主要為:管狀(tubular)、平板型(planar)和整體型(unique)三種，其中平板型因功率密度高和制作成本低而成為SOFC的發(fā)展趨勢。 1、啟動時間長。 因操作溫度在650~1000℃，為保護電池組件，升溫速率不能太快，5-10℃每分鐘升溫，啟動時間在65分鐘至200分鐘; 2、成本高 常用電極材料含貴金屬、稀土元素，導致原料成本高; 3、壽命 固體氧化物燃料電池的壽命扔需考證。 第1章緒論1 1.1燃料電池簡介1 1.2固體氧化物燃料電池優(yōu)勢2 1.3固體氧化物燃料電池的開路電壓2 1.4固體氧化物燃料電池的三種極化損失4 1.4.1活化極化5 1.4.2歐姆極化6 1.4.3濃差極化6 1.5固體氧化物燃料電池的效率7 第2章具有菲克定律形式的塵氣模型11 2.1引言11 2.2理論12 2.3模型驗證14 2.3.1模型描述14 2.3.2數(shù)值模擬方法和模型參數(shù)15 2.4DGMFM準確性分析16 2.4.1基本模型參數(shù)時DGMFM準確性分析16 2.4.2不同陽極結構時DGMFM準確性分析17 2.4.3不同操作條件時DGMFM準確性分析17 2.4.4DGMFM高度準確的原因20 2.5小結21 參考文獻21 第3章傳統(tǒng)電極曲率模型23 3.1傳質理論23 3.1.1菲克模型23 3.1.2麥克斯韋-斯特藩模型24 3.1.3塵氣模型24 3.1.4菲克形式塵氣模型25 3.2曲率綜述25 3.3曲率的計算27 3.3.13D立方體堆積27 3.3.2擴散模擬27 3.3.3模型驗證與計算結果分析28 3.4曲率的推導31 3.4.1理論推導31 3.4.2模型驗證及計算結果分析33 3.5小結34 參考文獻34 第4章靜電紡絲電極三相線模型37 4.1電極TPB模型簡介37 4.1.1傳統(tǒng)電極37 4.1.2浸漬電極38 4.2靜電紡絲電極TPB模型39 4.3靜電紡絲電極TPB長度計算40 4.4逾滲率42 4.5TPB長度43 4.6小結44 參考文獻45 第5章陽極支撐與陰極支撐SOFC性能對比分析47 5.1引言47 5.2模型48 5.2.1控制方程48 5.2.2邊界條件50 5.3模型參數(shù)52 5.4計算結果分析52 5.4.1氣體濃度分布53 5.4.2電勢分布54 5.4.3溫度分布54 5.4.4肋寬度的影響54 5.4.5接觸電阻和單元寬度的影響55 5.5小結56 參考文獻57 第6章雙電極支撐SOFC性能分析58 6.1引言58 6.2模型59 6.2.1物理模型59 6.2.2導電過程的控制方程59 6.2.3質量輸運過程的控制方程60 6.2.4邊界條件60 6.2.5模型參數(shù)及驗證62 6.3計算結果分析63 6.3.1物理量分布對比63 6.3.2不同參數(shù)的影響65 6.4小結67 參考文獻67 第7章電解質支撐SOFC電極厚度分析69 7.1引言69 7.2物理模型70 7.3數(shù)學模型70 7.3.1物質傳輸控制方程70 7.3.2導電控制方程71 7.4計算結果分析71 7.4.1氣體濃度分布71 7.4.2電極集流層厚度優(yōu)化71 7.5小結74 參考文獻74 第8章陽極支撐SOFC肋尺寸分析76 8.1引言76 8.2理論方法77 8.2.1物理模型77 8.2.2氣體在多孔介質中的輸運控制方程78 8.2.3導電過程的控制方程79 8.2.4邊界條件(BCs)80 8.2.5數(shù)值方法81 8.2.6模型參數(shù)和數(shù)值驗證81 8.3結果與討論83 8.3.1電池性能與肋寬度的關系83 8.3.2陽極肋寬度對電池性能的影響85 8.3.3陰極肋寬度對電池性能的影響87 8.3.4最優(yōu)肋寬度的計算公式89 8.4小結91 參考文獻91 第9章陰極支撐SOFC肋優(yōu)化93 9.1引言93 9.2模型94 9.2.1幾何模型94 9.2.2傳質過程模擬95 9.2.3導電過程模擬97 9.2.4邊界條件99 9.2.5數(shù)值求解99 9.2.6數(shù)值驗證100 9.3結果與討論101 9.3.1肋寬度對電池性能影響101 9.3.2最優(yōu)肋寬度表達式102 9.4小結104 參考文獻104 第10章SOFC肋尺寸選取107 10.1引言107 10.2模型108 10.3計算結果分析108 10.4小結113 參考文獻114 第11章SOFC新型連接體設計與優(yōu)化115 11.1引言115 11.2模型115 11.2.1幾何模型115 11.2.2氣體輸運方程117 11.2.3導電方程117 11.2.4Butler-Volmer方程118 11.2.5邊界設置118 11.3不同連接體設計性能對比119 11.3.1陽極濃度過電勢分布119 11.3.2陰極電勢分布119 11.3.3電導率的影響121 11.3.4孔隙率的影響122 11.3.5單元寬度和Vop的影響123 11.4交叉形連接體結構優(yōu)化125 11.4.1陰極連接體多參數(shù)優(yōu)化125 11.4.2陽極連接體多參數(shù)優(yōu)化128 11.5小結131 參考文獻131 第12章SOFC多場模型的開發(fā)133 12.1SOFC多場模型概述133 12.2模型134 12.2.1幾何模型134 12.2.2電荷守恒方程135 12.2.3動量守恒方程136 12.2.4質量守恒方程136 12.2.5能量守恒方程137 12.2.6邊界條件138 12.2.7多場模型開發(fā)139 12.3計算結果分析140 12.4新型電堆設計142 12.5小結145 參考文獻146 2100433B 固體氧化物燃料電池新型材料相關推薦
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