PEM电解水制氢与合成氨过程建模、模拟及评价.docx

PEM电解水制氢与合成氨过程建模、模拟及评价

目录

内容简述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.1研究背景．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.2研究目的和意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

1.3研究内容和技术路线．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

1.4PEM电解水制氢与合成氨的基本原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

文献综述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

2.1国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

2.2PEM电解技术在制氢领域的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

2.3合成氨工艺概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

2.4相关模型和方法评述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

PEM电解水制氢过程建模．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

3.1系统动力学模型建立．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

3.1.1原料物料平衡模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

3.1.2能量平衡模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

3.1.3质量传递模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23

3.2数学描述与求解方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25

3.2.1控制方程组的线性化处理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26

3.2.2数值模拟方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27

3.2.3优化算法的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29

3.3实验数据验证与分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29

3.3.1模型预测结果对比．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

3.3.2误差来源分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

3.3.3模型改进策略．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32

PEM电解水制氢过程模拟．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32

4.1模拟环境设置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34

4.1.1参数选择与假设条件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35

4.1.2边界条件设定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37

4.2模拟结果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．39

4.2.1产氢量预测．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40

4.2.2能耗分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41

4.2.3经济性评估．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42

4.3影响因素探讨．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43

4.3.1温度对电解性能的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．45

4.3.2电流密度对电解效率的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．46

4.3.3电解质种类的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．48

PEM电解水制氢过程评价．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．49

5.1经济效益评价．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50

5.1.1成本效益