燃料電池直接從化學能（燃料）轉換為電能，具有效率高、污染小等優點，近幾年來受到各方面的高度重視。熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）在高溫下工作（約650C），可以利用排p氣余熱和燃氣輪機混合發電，因而有更高效率，是目前燃料電池研究的主流之一。

以往對MCFC燃料電池研究取得了許多成果，Proect）2.85MW的MCFC演示工程，上海交通大學研究成功的15kW的MCFC和正在研究的100kW的MCFC等。盡管如此，作為新一代的能源系統，燃料電池工作機理的許多方面，無論是電化學反應過程，還是熱量質量傳遞過程，無論是電池內部氧化劑、燃料的流動過程，還是燃料電池的穩態和動態特性都需要進一步開展研究，只有在掌握規律的基礎上，才能把這些過程組織好，使燃料電池真正能成為高效清潔的能源系統。

本文的重點是研究MCFC電池的動態特性。動態特性的探索不僅對燃料電池本身的溫度分布、流動狀態、性能變化規律的揭示是非常必要的，而且也為燃料電池與燃氣輪機結合形成混合系統提供必不可少的基礎數據。本文研究的MCFC模型的許多物理參數是從上海交通大學燃料電池研究所15kW的熔融碳酸鹽燃料電池得到。

MCFC的內部特性單體的熔融碳酸鹽燃料電池一般是平板型的，由電極-電解質、燃料流通道、氧化劑流通道和上下隔板組成，見。

燃料電池的工作過程為：燃料流中的H2在陽）發生氧化反應，和電解質中的C3-離子作用生成H2O和C2，釋放出電子：+2e，氧化劑流中的O2在陰極（Cathode）和CO2作用，并捕獲電子，生成CO3-進入電解質：（1/2）O2+CO2+2eCO3-，然后CO32-游離擴散到燃料流的Anode，補充消耗的CO3'Anode產生的電子通過外電路結ICathode，從而構成了一個包括電子傳輸和離子移動在內的芫整的回路。電化學反應的強度可以用單位時間內電極板-電解質上單位面積參加電化學反應物質的摩爾數來表示，即電化學反應率為可以看到電化學反應過程伴隨著強烈的傳質過程，上述工作過程已經說明了O2、CO2、CO3-、H2O的流向。燃料流中每消耗2g物質（瑪），就有60g（1/2O2和CO2）物質從氧化劑一側進入電極，形成CO3-，并穿越電解質，進入燃料流變成CO2和H2O，這個強烈的傳質過程對燃料電池內部熱力學特性的影響是顯著的。傳質強度可以用質量傳遞率來表示燃料電池內的熱量產生和傳遞過程結合可以分析如下，電池內部產生的熱量包括電化學反應產生的熱量和電流產生的電阻熱。電化學反應熱主要是水的生成熱，單位面積電化學反應熱為/mol；DS為生成水的熵變，/（mol.K）；7；為電極板-電解質的平均溫度，K.單位面積電流產生的電阻熱為除了電化學反應熱和電阻熱外，還有燃料流、氧化劑流帶入帶出燃料電池的熱量。下一節將建立熱量和質量平衡方程，形成燃料電池動態過程的數學模型。

單體MCFC微元傳質傳熱示意圖MCFC的動態過程數學模型3.1概述在燃料電池內部熱能傳遞的方式有：質量傳遞引起的傳熱燃料和氧化劑流對電極-電解質和隔板之間的相互對流傳熱電極-電解質和隔板之間的輻射傳熱等。