一种交叉流SOEC电堆二维动态模型构建方法及其应用

一种交叉流soec电堆二维动态模型构建方法及其应用
技术领域
1.本发明属于高温电解池系统领域，更具体地，涉及一种交叉流soec 电堆二维动态模型构建方法及其应用。


背景技术：

2.风能、太阳能等可再生能源因其季节性、间歇性、不稳定性等特点，直 接并入电网对整个电网冲击较大，将其转化为稳定可调控的氢能是一种理 想可靠的解决方案。固体氧化物电解池(soec)作为一种高效率、无污染、 经济性的高温能源转换装置，可将富余风光等可再生电力进行消纳以制取 氢气或混合气，实现能源的转换和储存，具有良好的发展和应用前景。
3.近年来，很多学者对交叉流soec电堆或系统建立了一系列的机理模型， 包括一维模型、二维模型、三维模型。所建立的二维模型从电流密度、操 作压力、操作温度、燃料成分、燃料利用率以及空气流量对固体氧化物电 解池的温度空间分布和温度梯度等热特性和制氢效率进行了研究。但是目 前的研究工作均未有考虑与氧电极脱层退化相关的性能指标，无法获取固 体氧化物电解池中氧电极-电解质界面氧气压力的空间分布以及优化系统的 安全运行区间，进而无法对固体氧化物电解池系统的安全调控策略做出有 效指导。


技术实现要素：

4.针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种交叉流soec电 堆二维动态模型构建方法及其应用，其目的在于通过更好的表征交叉流soec电堆以提高电堆运行的安全性和稳定性。
5.为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种交叉流soec 电堆二维动态模型构建方法，包括：
6.将交叉流soec电堆分别沿空气通道和燃料通道方向以等间隔离散为 多个节点；
7.分别构建每个节点的电化学子模型、质量守恒动态子模型、能量守恒 动态子模型、负载守恒子模型以及氧电极-电解质界面氧气压力子模型；
8.将每个节点各子模型耦合构成该节点的一维模型，将所有节点的一维 模型组合构成交叉流soec电堆二维动态模型；
9.其中，所述氧电极-电解质界面氧气压力子模型表征不同电流密度和 pen温度下氧电极-电解质界面的氧气压力。
10.进一步，所述氧电极-电解质界面氧气压力子模型表示为：
[0011][0012]
[0013][0014]
其中，pen代表正极-电解质-负极，代表氧电极-电解质界面氧气压 力，代表空气中氧气分压，f代表法拉第常数，η
act,ae
代表氧电极的活 化过电位，r代表通用气体常数，t
pen
代表节点的pen温度，i代表节点的 电流密度，i
ex,ae
为氧电极的交换电流密度，k
ex,ae
代表计算i
ex,ae
的指前因子， e
ex,ae
代表氧电极侧电化学反应的活化能。
[0015]
本发明还提供一种交叉流soec电堆的电流密度安全运行区间确定方 法，采用如上所述的任一种交叉流soec电堆二维动态模型构建方法所构 建的交叉流soec电堆二维动态模型，确定交叉流soec电堆的电流密度 安全运行区间，方法包括：
[0016]
s1、根据电堆输入电流密度以及给定的电堆操作条件，采用所述交叉 流soec电堆二维动态模型通过迭代算法求得每个节点的电流密度和pen 温度；基于每个节点的电流密度和pen温度，采用所述交叉流soec电堆 二维动态模型中的氧电极-电解质界面氧气压力子模型，计算该节点的氧电 极-电解质界面氧气压力；将电堆输入电流密度与所有节点的氧电极-电解质 界面氧气压力中最大的氧电极-电解质界面氧气压力组合构成一个离散点；
[0017]
s2、改变电堆输入电流密度的大小，重复s1，得到多个离散点；
[0018]
s3、对所述多个离散点进行拟合，得到电堆输入电流密度与电堆内氧 电极-电解质界面最大氧气压力之间的关系曲线；
[0019]
s4、获取氧电极裂纹扩散的氧电极-电解质界面氧气压力阈值，根据该 阈值绘制恒定直线，并确定该恒定直线与所述关系曲线的两个交点，将交 点中较大电流密度作为电流密度的起点，得到第一电流密度安全运行区间；
[0020]
s5、获取热安全约束下所确定的第二电流密度安全运行区间，并将所 述第一电流密度安全运行区间与所述第二电流密度安全运行区间的交集作 为交叉流soec电堆的电流密度安全运行区间，完成安全运行区间确定。
[0021]
进一步，所述操作条件包括操作温度、操作压力、燃料成分、空气流 量和燃料利用率。
[0022]
本发明还提供一种交叉流soec电堆的氧电极-电解质界面氧气压力空 间分布确定方法，包括：
[0023]
采用如上所述的任一种交叉流soec电堆二维动态模型构建方法所构 建的交叉流soec电堆二维动态模型，确定交叉流soec电堆的氧电极-电 解质界面氧气压力空间分布，方法包括：
[0024]
基于电堆输入电流密度、操作温度、操作压力、燃料成分、空气流量 和燃料利用率，采用所述交叉流soec电堆二维动态模型通过迭代算法求 得每个节点的电流密度和固体结构温度；基于每个节点的电流密度和固体 结构温度，采用所述交叉流soec电堆二维动态模型中的氧电极-电解质界 面氧气压力子模型，计算每个节点的氧电极-电解质界面氧气压力，得到交 叉流soec电堆的氧电极-电解质界面氧气压力空间分布。
[0025]
进一步，所述氧电极-电解质界面氧气压力空间分布包括氧电极-电解质 界面最大氧气压力位置信息。
[0026]
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包 括存储的
计算机程序，其中，在所述计算机程序被处理器运行时控制所述 存储介质所在设备执行如上所述的任一种交叉流soec电堆二维动态模型 构建方法、如上所述的任一种交叉流soec电堆的电流密度安全运行区间 确定方法和/或如上所述的任一种交叉流soec电堆的氧电极-电解质界面 氧气压力空间分布确定方法。
[0027]
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效 果：
[0028]
(1)本发明提供了一种含氧电极-电解质界面氧压特性的交叉流soec 电堆2-d动态模型建立方法，通过建立与氧电极脱层相关的氧电极-电解质 界面氧气压力子模型，将交叉流soec电堆分别沿空气通道和燃料通道方 向以等间隔划分，分别构建每个节点的电化学子模型、质量守恒动态子模 型、能量守恒动态子模型、负载守恒子模型以及氧电极-电解质界面氧气压 力子模型；将每个节点各子模型耦合构成该节点的一维模型，将所有节点 的一维模型组合构成交叉流soec电堆二维动态模型，能够用于优化soec 系统安全运行区间和研究操作条件对氧电极-电解质界面氧气压力空间分布 的影响，并能够确定氧电极-电解质界面最大氧气压力位置信息以及判断极 端运行条件下soec氧电极脱层的位置。
[0029]
(2)分析氧电极-电解质界面氧气压力对系统安全运行范围的影响以及 氧电极-电解质界面氧气压力对运行变量的敏感性的首要任务是建立相应的 氧电极-电解质界面氧气压力模型，本发明提出模型后，采用其发掘固体氧 化物电解池安全运行区间与氧电极-电解质界面氧气压力特性之间的内在联 系，探索操作条件对氧电极-电解质界面氧气压力空间分布的影响，设计优 化控制策略，为固体氧化物电解池优化动静态分析和后续系统调控奠定基 础。
附图说明
[0030]
图1为本发明实施例提供的一种交叉流soec电堆二维动态模型构建 方法流程框图；
[0031]
图2为本发明实施例提供的交叉流soec结构图以及节点划分示意图；
[0032]
图3为本发明实施例提供的交叉流soec电堆单电池电压迭代算法流 程图；
[0033]
图4为本发明实施例提供的交叉流soec电堆二维模型验证结果图；
[0034]
图5为本发明实施例提供的优化系统安全运行区间结果图；
[0035]
图6为本发明实施例提供的氧电极-电解质界面氧气压力和固体结构温 度的空间分布示意图。
具体实施方式
[0036]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图 及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体 实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的 本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可 以相互组合。
[0037]
与sofc相比，soec具有更高的退化率和更短的使用寿命，氧电极脱 层是soec最常见的退化机制之一，这主要是由于soec电解吸热，使得 电堆温度相对较低，氧电极-电解质界面强度较弱，在高电流密度下，氧电 极-电解质界面氧气压力急剧上升而形成高压，导致氧电极从电解质中脱层， 使得电堆整体性能下降。可见，氧电极-电解质界面的微观结构和
性能对 soec的整体性能和耐久性起着至关重要的作用。因此，对氧电极的脱层机 理进行定量研究，并在电堆模型中加入与氧电极脱层相关的氧电极-电解质 界面氧气压力性能指标，明晰其与操作变量之间的耦合关系，对优化固体 氧化物电解池电流密度安全操作区间和系统控制具有重要的现实意义。
[0038]
近年来，许多学者和团队围绕soec的氧电极脱层现象进行了一系列 实验和建模研究，实验方面，主要集中在微观层面下氧电极材料结构退化 的演变过程；模型方面，主要集中在与氧电极退化相关的电化学电位分布 解析上。然而并未有考虑含氧电极-电解质界面氧气压力的soec电堆模型， 而且在系统优化控制时也仅考虑电堆温度和温度梯度等热特性安全约束， 缺少与氧电极脱层相关的氧电极-电解质界面氧气压力性能指标，无法从理 论层面预测操作条件(即电流密度、温度、压力、燃料成分、空气流量以及 燃料利用率)对氧电极-电解质界面氧气压力空间分布的影响，以及进一步优 化电堆安全运行区间。
[0039]
为此，本发明提出一种交叉流soec电堆二维动态模型构建方法及其 应用，以下通过实施例说明。
[0040]
实施例一
[0041]
一种交叉流soec电堆二维动态模型构建方法，如图1所示，包括：
[0042]
将交叉流soec电堆分别沿空气通道和燃料通道方向以等间隔离散为 多个节点；
[0043]
分别构建每个节点的电化学子模型、质量守恒动态子模型、能量守恒 动态子模型、负载守恒子模型以及氧电极-电解质界面氧气压力子模型；
[0044]
将每个节点各子模型耦合构成该节点的一维模型，将所有节点的一维 模型组合构成交叉流soec电堆二维动态模型；
[0045]
其中，氧电极-电解质界面氧气压力子模型表征不同电流密度和pen温 度下氧电极-电解质界面的氧气压力。
[0046]
交叉流soec电堆由多片燃料电极支撑的电池组成，该电池由燃料电 极、电解质、氧电极和连接体组成，如图2的左图所示。将soec电堆沿 气流和燃油方向以相等间隔离散m
×
n个节点，为了平衡模型精度和计算量， m、n取值为5，如图2的右图所示。
[0047]
优选的，(1)上述氧电极-电解质界面氧气压力子模型表示为：
[0048][0049][0050][0051]
其中，pen代表正极-电解质-负极，代表氧电极-电解质界面氧气压 力，代表空气中氧气分压，f代表法拉第常数，η
act,ae
代表氧电极的活 化过电位，r代表通用气体常数，t
pen
代表节点的pen温度，i代表节点的 电流密度，i
ex,ae
为氧电极的交换电流密度，k
ex,ae
代表计算i
ex,ae
的指前因子， e
ex,ae
代表氧电极侧电化学反应的活化能。
[0052]
由上面的公式可以看出，电流密度大，温度低，会导致氧电极-电解质 界面处的氧
压力迅速上升。需要说明的是，如果压力超过临界值，氧电极 就会发生脱层。
[0053]
(2)电化学子模型表示为：
[0054][0055][0056][0057][0058][0059][0060][0061][0062]
式中，u
cell
为电池的工作电压；f、r分别为法拉第常数和通用气体常 数；t
pen
代表节点的pen温度；和分别为通道内氢气的压力、 氧气压力和蒸汽压力，η
act
,η
ohm
,η
conc
分别为活化过电位、欧姆过电位和浓度 过电位；η
act,fe
为燃料电极活化过电位，η
act,ae
为氧电极活化过电位，i
ex,fe
为 燃料电极的交换电流密度，i
ex,ae
为氧电极的交换电流密度，i为电流密度， k
ex,fe
为计算i
ex,fe
的指前因子，τ
fe
为燃料电极的厚度，τ
el
为电解质的厚度，τ
ae
为氧电极的厚度，σ
fe
为燃料电极的电导率，σ
el
为电解质的电导率，σ
ae
为氧 电极的电导率，p
h2,tpb
为三相界面处氢气的分压，p
h2o,tpb
为三相界面处蒸汽的 分压，p
o2,tpb
为三相界面处的氧气分压，p
ae
为空气通道压力，d
eff,fe
为燃料电 极有效扩散系数，d
eff,ae
为氧电极有效扩散系数。
[0063]
(3)质量守恒子模型
[0064]
节点内气体摩尔分数可通过下式计算：
[0065][0066]
[0067][0068][0069][0070][0071]
式中，为节点(i,j)的氧气摩尔分数，为节点(i,j)的氮气摩尔分数， 为节点(i,j)处的燃料流量，i
(i,j)
为节点(i,j)的电流，为节点(i,j)的空气 流量；为节点(i,j)的蒸汽摩尔分数，为节点(i,j)的氢气摩尔分数，为节点(i,j)处的燃料流量，为节点(i,j)的空气流量；为节点(i,j)的空 气压力，为节点(i,j)处的燃料压力，v
air
为节点空气通道体积，v
fuel
为节点 燃料通道体积，为节点(i,j)的燃料温度，为节点(i,j)的空气温度，为soec电堆的入口燃料压力，为soec电堆的入口空气压力。
[0072]
(4)能量守恒子模型
[0073]
对于燃料通道和空气通道，温度变化是由体积流的焓通量、固体结构 (pen 连接体)与气流之间的热对流以及电化学反应引起的焓变化引起的； 对于固体结构，温度变化是由固体结构节点之间的热传导、气体与固体结 构之间的热对流，电化学反应的热量变化，以及电能的输入引起的。可通 过下式计算：
[0074][0075][0076]
[0077]
为节点(i,j)的燃料温度，为节点(i-1,j)的燃料温度，为节点 (i,j)的空气流量，c
p,h2o
为蒸汽的恒压比热容，c
p,h2
为氢气的恒压比热容，为节点(i,j)的蒸汽摩尔分数，为节点(i,j)的氢气摩尔分数，s
conv
为对流换 热面积，kf为燃料的对流换热系数，为节点(i,j)的固体结构温度，为 蒸汽的焓，为氢气的焓；为节点(i,j)的空气温度，为节点(i-1,j) 的空气温度，为节点(i,j)的空气流量，为氧气的恒压比热容，为 氮气的恒压比热容，为氧气摩尔分数，为节点(i,j)的氮气摩尔分数， ka为空气的对流换热系数，为节点(i,j)处的燃料流量，为氧气的焓，为氮气的焓；为节点(i,j)的固体结构温度，为节点(i 1,j)的固体结构 温度，为节点(i,j)的固体结构温度，为节点(i-1,j)的固体结构温度， 为节点(i,j-1)的固体结构温度，为节点(i,j 1)的固体结构温度，ρ
pen
为燃料电池pen(正极-电解质-负极)的密度，c
pen
为pen的比热容，h
pen
为 pen的厚度，ρ
ic
为连接体的密度，c
ic
为连接体的比热容，h
ic
为连接体的厚 度，ka为空气的对流换热系数，kf为燃料的对流换热系数，k
pen
为pen的热 传导系数，k
ic
为连接体的热传导系数，d
pen2pen
为节点pen的长度，d
ic2ic
为 节点连接体的长度，a
node
为节点的有效面积，u
cell
为电池的工作电压，i
(i j)为 节点(i,j)的电流。
[0078]
(5)负载守恒子模型
[0079]
对于soec系统，原料流量、产氢率以及电化学反应产生的热量都与电 流直接相关，因此基于电流控制的电特性模型更适合，负载均衡是指各节 点上的电流密度之和等于所施加的电力负载，且各节点内电压相等，其数 学表达式为：
[0080][0081]
其中，i
input
为输入电流，i
(i j)
为节点(i,j)的电流，u
(i,j)
为节点(i,j)的电压， u
cell
为电池的工作电压。
[0082]
另外，根据soec电压随电流增加而单调递增的电特性，设计了一种更 简洁、更快的收敛迭代算法，其数学表达式如下：
[0083]uupdate
＝u
cell
0.001
×
(i
input
–itot
)
[0084]
式中，u
update
为单个电池电压的更新值，i
tot
为电堆的总电流，系数0.001 是通过启发式方法获得的。
[0085]
该算法的计算过程如图3所示。迭代算法步骤：
[0086]
1)设定soec电堆的入口条件，包括燃料中蒸汽摩尔分数空气 中氧气摩尔分数燃料压力空气压力燃料流量空气流量燃料温度空气温度固体结构初始温度和负载i
input
；
[0087]
2)初始化操作电压u
cell
；
[0088]
3)计算每个节点上电流i
(i,j)
和输出：蒸汽摩尔分数氧气摩尔分数 燃料压力空气压力燃料流量空气流量燃料温 度空气温度固体
结构温度以及氧电极-电解质界面氧气压力 [0089]
4)将所有节点的电流求和，并判断是否与输入电流相等，如果相等， 则电池的操作电压取更新电压，反之，则通过设计的迭代算法更新电堆电 压，直到满足判断条件。
[0090]
本实施例将soec电堆置于恒温电炉中，并在一定操作条件下进行实 验，从soec电堆的热、电特性验证交叉流soec模型的有效性。
[0091]
由于氧电极-电解质界面氧气压力的位置限制和瞬态特性，无法直接通 过实验来表征其特性进行模型验证。然而，氧电极-电解质界面氧气压力与 热、电特性有很强的函数关系。因此，从热电特性的角度对所建立的模型 进行实验验证。实验方案为将soec电堆放置在750℃恒温电炉中，其他实 验条件为操作压力1bar，燃料成分为h2o/h
2 80/20，燃料以燃料利用率60％ 对应的流量供应，空气吹扫流量为每片电池1slpm，燃料和空气在进入电 堆前通过电加热器加热至操作温度。测量多个电流负载下soec电堆的电 压，绘制v-i电特性曲线。另外，为了更好地捕获soec电堆的温度分布， 在电堆的中间层中嵌入9个直径为0.5mm的热电偶，电堆以30a电流工作 1.5h，待电堆温度分布稳定后，记录热电偶测得的温度。
[0092]
电特性对比结果如图4的左图所示。可以看出，模型计算与实验数据 吻合较好，误差小于5％；图4的右图为30a负载下电堆温度分布对比结 果。可以看出，模型计算与实验数据吻合较好，但存在一定的误差，这些 误差主要是由嵌入式热电偶对电堆密封的影响和测量误差引起的，但这是 可以接受的。
[0093]
实施例二
[0094]
一种交叉流soec电堆的电流密度安全运行区间确定方法，采用如上 所述的任一种交叉流soec电堆二维动态模型构建方法所构建的交叉流 soec电堆二维动态模型，确定交叉流soec电堆的电流密度安全运行区间 方法包括：
[0095]
s1、根据电堆输入电流密度以及给定的电堆操作条件，采用交叉流soec电堆二维动态模型通过迭代算法求得每个节点的电流密度和固体结 构温度；基于每个节点的电流密度和固体结构温度，采用交叉流soec电 堆二维动态模型中的氧电极-电解质界面氧气压力子模型，计算该节点的氧 电极-电解质界面氧气压力；将电堆输入电流密度与所有节点的氧电极-电解 质界面氧气压力中最大的氧电极-电解质界面氧气压力组合构成一个离散点；
[0096]
s2、改变电堆输入电流密度的大小，重复s1，得到多个离散点；
[0097]
s3、对多个离散点进行拟合，得到电堆输入电流密度与电堆内氧电极
‑ꢀ
电解质界面最大氧气压力之间的关系曲线；
[0098]
s4、获取氧电极裂纹扩散的氧电极-电解质界面氧气压力阈值，根据该 阈值绘制恒定直线，并确定该恒定直线与关系曲线的两个交点，将交点中 较大电流密度作为电流密度的起点，得到第一电流密度安全运行区间；
[0099]
s5、获取热安全约束下所确定的第二电流密度安全运行区间，并将第 一电流密度安全运行区间与第二电流密度安全运行区间的交集作为交叉流 soec电堆的电流密度安全运行区间，完成安全运行区间确定。
[0100]
需要说明的是，氧电极裂纹扩散的氧电极-电解质界面氧气压力阈值与 上述关系曲线会存在两个交点，因为soec电堆的电压随着电流密度增大 而增大，逐渐由吸热状态转
变为放热状态，使得氧电极-电解质界面最大氧 气压力先上升后下降，并将低于阈值。
[0101]
优选的，上述操作条件包括操作温度、操作压力、燃料成分、空气流 量和燃料利用率。
[0102]
在给定的操作条件下讨论soec电堆的安全运行范围，说明了在温度、 温度梯度等热特性基础上添加氧电极-电解质界面氧气压力气特性具有一定 的优势，如图5所示，讨论了在给定的操作条件下soec电堆的安全运行 范围，以说明添加氧电极-电解质界面氧气压力气特性的优点。
[0103]
根据电堆的电特性和额定功率，初步确定其安全工作电流密度为0.02～ 1.0a.cm-2
。设定其他操作条件为操作温度为1023k，操作压力为1bar，燃 料成分为90/10h2o/h2，燃料利用率为60％，空气流量为50slpm。在整个 工作范围内，电堆固体结构的最高温度低于电堆材料所能承受的最高温度 1173k，固体结构沿燃料通道的最高温度梯度也低于8k.cm-1
。固体结构沿 空气流道的最大温度梯度在电流密度为0.07～0.28a.cm-2
时超过了soec 电堆热安全约束8k.cm-1
，将此区间定义为热安全约束下的危险区间。因此， 根据soec电堆的额定功率和电堆热特性安全约束，可以确定soec电堆 的工作电流密度安全运行区间为0.28～1.0a.cm-2
。然而，对于新加入的氧 电极-电解质界面氧气压力的气特性，氧电极-电解质界面的最大氧压力随电 流密度的增加先逐渐增大后逐渐减小，当电流密度在0.10～0.46a.cm-2
范围 内时，其值超过氧电极裂纹扩展的阈值，容易发生氧电极脱层，将此区间 定义为新增气安全约束下危险区间。将两个危险区间并集，可获得新的危 险区间即为0.07-0.46a.cm-2
。因此，在热安全约束基础上，增加氧电极-电 解质界面氧气压力气特性安全约束后，根据系统的额定功率，可以确定 soec电堆的工作电流密度安全运行区间为0.46～1.0a.cm-2
。
[0104]
实施例三
[0105]
一种交叉流soec电堆的氧电极-电解质界面氧气压力空间分布确定方 法，包括：
[0106]
采用如上所述的任一种交叉流soec电堆二维动态模型构建方法所构 建的交叉流soec电堆二维动态模型，确定交叉流soec电堆的氧电极-电 解质界面氧气压力空间分布，方法包括：
[0107]
基于电堆输入电流密度、操作温度、操作压力、燃料成分、空气流量 和燃料利用率，采用所述交叉流soec电堆二维动态模型通过迭代算法求 得每个节点的电流密度和固体结构温度；基于每个节点的电流密度和固体 结构温度，采用所述交叉流soec电堆二维动态模型中的氧电极-电解质界 面氧气压力子模型，计算每个节点的氧电极-电解质界面氧气压力，得到交 叉流soec电堆的氧电极-电解质界面氧气压力空间分布。
[0108]
优选的，上述氧电极-电解质界面氧气压力空间分布包括氧电极-电解质 界面最大氧气压力位置信息。
[0109]
验证后的模型能够捕获氧电极-电解质界面氧气压力和温度的空间分布， 如图6所示。因此，可以在特定操作条件下，采用验证后的模型进行仿真 以分析操作变量对电堆性能的影响。操作条件为：电流密度为0.46a.cm-2
、 操作温度为1023k、操作压力为1bar、燃料成分为90/10h2o/h2、燃料利用 率为60％、空气流量为50slpm。
[0110]
图6的左图为上述操作条件下的氧电极-电解质界面氧气压力的空间分 布图，从图中可以看出每个节点对应的氧电极-电解质界面氧气压力。其中， 最大氧电极-电解质界
面氧气压力位于空气通道出口处，其值高达7200atm， 此处发生氧电极脱层的可能性最大。
[0111]
综上，现有文献有关二维交叉流soec电堆或系统模型中，在进行系 统安全运行区间和稳态分析时，仅考虑了电堆温度和温度梯度等热安全约 束，本专利的提出旨在通过建立含氧电极-电解质界面氧气压力的交叉流 soec电堆二维模型，优化系统安全运行区间，助力探索操作变量对氧电极
ꢀ‑
电解质界面氧气压力空间分布的影响，进一步优化系统调控，降低电堆的 性能退化。另外通过模型仿真可以分析不同操作条件下电堆的性能，有效 降低了实验成本。
[0112]
实施例四
[0113]
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算 机程序，其中，在所述计算机程序被处理器运行时控制所述存储介质所在 设备执行如上所述的任一种交叉流soec电堆二维动态模型构建方法、如 上所述的任一种交叉流soec电堆的电流密度安全运行区间确定方法和/或 如上所述的任一种交叉流soec电堆的氧电极-电解质界面氧气压力空间分 布确定方法。
[0114]
相关技术方案同上，在此不再赘述。
[0115]
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等 同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。