雷射光學量測電池元件熱流參數及設計分析資料庫建立; Analysis and Measurement of Thermal-Fluid Parameters for Solid Oxide Fuel Cell

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題名:	雷射光學量測電池元件熱流參數及設計分析資料庫建立;Analysis and Measurement of Thermal-Fluid Parameters for Solid Oxide Fuel Cell
作者:	施聖洋
貢獻者:	機械工程學系
關鍵詞:	固態氧化物燃料電池;流道設計;非侵入式量測;Solid Oxide Fuel Cell;Flow Channels' Design;Non-intrusive Measurements;能源工程;機械工程類
日期:	2004-12-01
上傳時間:	2010-11-30 15:15:06 (UTC+8)
出版者:	行政院原子能委員會
摘要:	如何提昇能源的利用效率、開發新能源和推動能源潔淨化等工作，一直是先進國家能源政策的主要策略。在未來我們將面臨能源短缺的問題，以及地球溫室氣體減量(如減少CO2排放)的國際趨勢，是故高效率潔淨能源的研發，如新電池技術(含燃料電池和太陽能電池等)之研發，是我國所迫切需要的。固態氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)是具有高效率與對環境友善的發電裝置之一，亦是一個能量轉換系統，為目前多種燃料電池類型中，可在最高的溫度(約750 ℃)運作下，來產生較高功率電力輸出之燃料電池。而SOFC現行先導設計為平板式構型，因此其內部的流道設計以及燃料氣流於流道間流動熱流特性，均是影響SOFC系統效率的重要運作成因。本計畫第一年度擬針對平板結構之SOFC內部電池元件(interconnection)之流道設計，進行系統化的流道模式分析，配合實驗雷射光學診斷技術及數值模擬方法，來量測分析模型流道內之重要熱流參數之變化情形，進而建構提昇綜合分析的整合能力。有關數值模擬，將先以Matlab/Simulink作基礎的動態系統建模與模擬，建立一簡明結構化分析流程，進而利用Fluent等相關流力軟體，進行數值模擬分析，並執行流道內流場之計算。有關實驗方面的研究，擬嚐試利用雷射光學量測技術(LIF、LDV、PTV或PIV方法)來進行實際模型之流場量測，藉以提供用以驗證的實驗數據，並建立足夠的數據資料庫(含流場觀測影像、速度場、渦度場等流場資訊)，作為SOFC設計改善及系統最佳化之分析基礎。本計畫第二年度擬建立初步之系統整合評估技術，主要工作含氣態燃料熱能釋放流程之熱力、化學反應、流體動力等相關參數之量測分析，以提供構建系統示範設施構建之基準參考，另探討不同成份氣態燃料對SOFC的影響及進行效率評估，以作為構建SOFC示範設施之研發基礎。本開發案初期將以天然氣為燃料，其主要成份為甲烷，然而因氣源產地與季節之不同，天然氣之組成份將有所差異，所含其他碳氫化合物之比率亦不同。天然氣熱能釋放之反應步驟會受少量“雜質”之影響，如氫氣可明顯改變其反應遲滯時間，貧油可燃極限等等化學反應特性，重點是評估「多重燃料」對SOFC系統效率之影響。 It is well known that the energy technology has a great impact on the development of economics and the protection of environment, as an indication of the power of a nation. How to promote the efficiency of using available energy resources, develop the new energy technology, and achieve the clean energy goal have been the main strategies by industrial nations. In the future, we shall face the problem of the energy shortage and the international pressure on demanding the reduction of green house gases (especially the reduction of CO2). Thus, the high-efficiency clean energy technology, including such as new cells (fuel cells and solar cells), is central to our country and its importance is crystal clear. Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) has high efficiency and it is an environmentally-friended electric power generator. SOFC is also an energy transform system. Among many types of fuel cells, SOFC is a fuel cell that can operate at highest temperature (~750？HHHJ) to generate higher power electricity output. The current advanced SOFC is a plate type. The design of SOFC？HHH？HHHs flow channels and thermal-fluid characteristics of its fuel and air flows among these channels are important because these effects influence greatly the SOFC？HHH？HHHs efficiency. Therefore, the first year of this proposal aims at the design of flow channels, particularly on the interconnection of the plate-form type of SOFC. 研究期間：9301 ~ 9312
關聯:	財團法人國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心
顯示於類別:	[機械工程學系] 研究計畫

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