文章摘要:固体氧化物燃料电池(SOFC)具有燃料适应性广、发电效率高和污染物排放小等特性。此外,其工作温度高,与燃气涡轮组成固体氧化物燃料电池-燃气涡轮(SOFC-GT)混合动力系统后,发电效率可进一步提高至约65%。因此,SOFC-GT混合系统具有良好的工程应用前景。目前,人们对地面燃料电池-燃气涡轮混合动力系统的研究较多。地面的研究主要将混合动力系统作为分布式/大规模的发电设备,通常把天然气、甲烷和合成气作为典型的燃料,研究的混合动力系统的功率范围从5kW到2.4MW不等。为了增强无人机的使用范围、续航能力和经济性,本文发展了一种机载SOFC-GT混合动力系统。本文建立了基于航空煤油重整的机载SOFC-GT混合动力系统仿真模型,对系统性能和收益进行了分析,比较了活塞发动机、微型燃气轮机与SOFC-GT混合动力系统等三种机载动力装置的优缺点。进一步分析了压气机压比、飞行高度以及马赫数等关键参数对SOFC-GT混合动力系统性能的影响。研究结果表明:在设计点工况下,混合动力系统的发电效率能达到64.1%,比功能达到571.2kW/kg空气,耗油率能降至130.9g/(kW·h),体现出良好的系统性能;相比于宗申航发C145活塞发动机,混合动力系统的耗油率降低了54.1%;初步估算,无人机(如彩虹-5)使用SOFC-GT混合动力系统,执行一次任务可节省费用1335.3元以上;增加压比能显著提高系统效率;飞行高度、马赫数等飞行参数对系统性能的影响较大,对其进行研究是有必要的。

文章关键词:

论文作者:郭发福 秦江 刘禾 李成杰 

作者单位:哈尔滨工业大学能源科学与工程学院 

论文DOI: 10.26914/c.cnkihy.2022.000026

论文分类号: TM911.4;V279

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文章来源：《燃气涡轮试验与研究》 网址: http://www.rqwlsyyyj.cn/qikandaodu/2021/1223/353.html