耿孝儒， 吕小静， 翁一武

（上海交通大学 动力与机械工程教育部重点实验室，上海200240）

固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）是一种高效的直接将燃料化学能转变为电能的装置，由于其发电效率高、余热能级高、排放低的优点，可与燃气轮机（Gas Turbine，GT）组成高效、清洁的混合动力系统［1－3］.已有研究表明，SOFC具有较高的工作温度，各种化石燃料如煤气、天然气和石油气等都可以被重整而加以利用［4－6］.与化石燃料不同的是，生物质气作为燃料具有可再生性和对环境友好性，因此，基于生物质气的SOFC－GT 混合动力系统的研究越来越受到国内外学者的关注［7－9］.

以利用生物质气为燃料的SOFC－GT 混合动力系统为研究对象，基于Matlab／Simulink 软件平台建立了系统的仿真模型，对SOFC－GT 混合动力系统特性进行分析，根据燃料电池特性参数和压气机、透平特性曲线，分析燃料质量流量和空气质量流量等参数对混合动力系统性能的影响.

1 SOFC－GT系统模型

1.1 SOFC－GT系统结构

SOFC－GT 混合动力系统主要由燃料电池系统和燃气轮机系统2个子系统组成，如图1所示.经过净化的生物质气与蒸发器产生的蒸汽混合，混合气体经过换热器1加热后进入重整器，重整后的气体进一步被换热器4加热以达到燃料电池反应所需的温度，然后进入SOFC 阳极发生电化学反应.空气通过压气机压缩后经换热器2和换热器3加热，得到高温高压的气体进入SOFC 阴极，为电化学反应提供O2.从SOFC排出的尾气中剩余燃料在催化燃烧室中燃烧，产生的高温燃气先后预热燃料和……