燃料电池与热力学循环构成的新型耦合系统的优化设计与实验研究

本项目属于物理、工程热物理、化学、能源工程等多学科交叉融合，理论与实验紧密结合的研究项目。主要是构建由不同种类的燃料电池和一些典型的热力学循环（包括半导体热电器件）组成的新型耦合系统的模型，由此可深入分析燃料电池和热力学循环中的各主要不可逆损失对耦合系统性能所带来的综合影响，有效利用燃料电池的余热，提高燃料电池耦合系统的能量转换效率，建立耦合系统的优化理论，提供优化设计方案，促进燃料电池耦合系统在一些新领域中的应用。 同时利用由本组与企业联合研制的高效半导体热电模块和中低温燃料电池组成小型的耦合系统，通过反复实验测试，不断改进完善，通过实验观测和理论分析的结合，揭示这一类小型新颖耦合系统的固有特性，确定系统的最佳耦合方式，达到有效地利用中低温燃料电池释放出来的低温位热能，促进中低温燃料电池和半导体热电器件构成的小型耦合系统的开发与应用。

燃料电池是氢能利用的主要方式之一，它之所以受到世人的广泛瞩目，是因为它具有其它能量转换装置不可比拟的优越性，主要表现在高效率、安全性、可靠性、清洁性、良好的操作性能、灵活性及未来发展潜力等方面。它能产生满足生态环境要求的电力，既适合于作分布式电源，又可组成大容量中心发电站，被认为是21世纪首选的高效、节能、环保的发电方式之一。显然，开展燃料电池及其耦合系统性能的研究对新能源的发展和应用具有重要的意义。.本项目属于物理、工程热物理、化学、能源工程等多学科交叉融合，理论与实验紧密结合的研究项目。主要是研究典型燃料电池的优化性能，在此基础上构建由不同种类的燃料电池和一些典型的热力学循环组成的新型耦合系统的模型，其中包括不同种类的燃料电池与热机组成的耦合系统，不同种类的燃料电池与半导体热电器件组成的耦合系统，不同种类的燃料电池与三热源循环组成的耦合系统等。由此深入分析燃料电池和热力学循环中的各主要不可逆损失对耦合系统性能所带来的综合影响。通过实验观测数据和理论分析的结合，不断改进与完善模型，深入揭示新颖耦合系统的固有特性，确定系统的最佳耦合方式，有效利用燃料电池的余热，提高燃料电池耦合系统的能量转换效率，建立耦合系统的优化理论，提供优化设计方案，促进燃料电池耦合系统在一些新领域中的应用。此外，还扩展研究了碱性电解池和固体氧化物电解池的性能特性，构建了碱性电解池和固体氧化物电解池电解水蒸气制氢和降解二氧化碳的新模型，获得了对实际应用有指导意义的新结果。.本项目在国际学术刊物上发表论文18篇。发表的论文均被SCI收录。研究成果达到国际同类研究工作的先进水平。