固体氧化物燃料电池(SOFC)作为一种新型的发电装置,能够直接将燃料中的化学能转化为电能,具有很大的发展前景。然而,SOFC的运行涉及到复杂的物理化学过程、热量传输、质量传输、动量传递以及电化学反应等过程,还需要解决许多问题才能商业化。由于SOFC处于高温、密闭的环境中,进行内部测量困难,采用试验的方法不仅成本高、对内部参数测量不易,而且操作要求高,存在一定的安全风险。数值仿真方法不仅安全、高效易于实现,而且能够获取电池内部参数,因此,采用数值仿真方法对SOFC进行物理化学以及电化学传递过程耦合分析具有重要的意义。高温操作使得以甲烷、甲醇、天然气等为燃料直接内部重整(DIR)成为可能。由于燃料的多样性,不同燃料在同一电池中存在的特性并不明确,本文通过仿真软件进行建模,研究平板式固体氧化物燃料电池在通入混合煤气、水煤气、沼气和天然气时,在相同的燃料热值情况下对同一电池系统影响,本论文的主要研究内容包括:(1)建立平板式阳极支撑型SOFC仿真模型,研究燃料电池在通入混合煤气、水煤气、沼气和天然气时的发电性能,包括内部温度、燃料成分、电流密度、反应速率分布情况,分析电池稳态性能。(2)考虑到SOFC电池的实际工作情况,工作条件发生突变,研究燃料流量减半、燃料入口温度降低和工作负载降低对电池的瞬态模拟。(3)建立燃料电池能量效率和(火用)效率模型,研究不同负载下SOFC的燃料利用率和发电效率,确定合适工作范围,并分析燃料电池发电效率与(火用)效率的差异。