吴肖龙， 夏 勇， 胡凌燕， 余运俊， 夏志平， 李 曦

（1.南昌大学信息工程学院，南昌330031；2.华中科技大学人工智能与自动化学院，武汉430074）

0 引 言

固体氧化物燃料电池系统是通过将碳氢燃料作为阳极气体供给、空气作为阴极气体供给，在系统内部的电堆中发生电化学反应从而实现发电的设备［1-2］，该类技术在日产汽车、海洋装备等领域得到推广应用，取得了产业化的突破［3-4］。然而，随着市场化需求的不断提升，固体氧化物燃料电池系统的成本较高，这为系统开发和产品测试都带来了较大的不利因素。因为固体氧化物燃料电池发电系统的长期运行，不但会消耗大量的实验气体（纯氢气或天然气等燃料），同时大量的可燃气体存储还严重威胁操作人员生命安全，给发电过程带来极大的安全隐患。研究表明，在系统发电的过程中属于低电压大电流的放电形式，期间伴随着电化学反应，高温燃烧反应，气体传输等过程，这些都给实验带来了不安全因素［5-6］。目前，现有高校的燃料电池实验室多以质子交换膜燃料电池作为研究对象［7-9］，固态氧化物燃料电池系统课程教学实验项目平台多为电堆测试炉平台［10］，难以模拟复杂环境下系统多运行工况的发电及各电厂辅助设备（Balance of plant，BOP）子部件的动态特性，实验可操作性差且匹配度低，无法满足实验教学准确度和对新能源类创新人才培养的要求［11-13］。实验室先前建设的燃料电池电堆测试模拟反应装置［14］，主要由高温恒温炉、气体供给子系统、重整反应子系统、电特性监测、温度控制子系统和尾气处理子系统组成，占地面积大，操作复杂，密封性和热平衡性差。……