Es wurde ein neuer Methan-Dampfreformierungsreaktor mit einer Leistung im Kilowatt-Bereich entwickelt, der die Abgase einer Festoxid-Brennstoffzelle zur Beheizung verwendet, um die Wärme und die brennbaren Bestandteile der Abgase vollständig zu nutzen und ein kompaktes und effizientes Stromerzeugungssystem mit Erdgas zu bilden. Mithilfe der numerischen Strömungsmechanik (CFD) wurden Simulationen der Verbrennung und der Reformierungsreaktion durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass die Abgase der Anode und Kathode der Festoxid-Brennstoffzelle im Reaktor stabil brennen und eine 1486 °C heiße Flamme für die Beheizung der Methan-Dampfreformierungsreaktion bilden; der molare Bruchteil von Wasserstoff und Methan nimmt entlang des Reformierungsschlauchs aufgrund eines Überschusses an Wasserdampf kontinuierlich ab. Der molare Anteil von Wasserdampf am Ausgang beträgt 35 %, der molare Anteil von Wasserstoff am Ausgang beträgt 45 %, die Methanumwandlungsrate erreicht etwa 90 %; der Nickelkatalysator weist einen sehr hohen Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten auf, daher beträgt der Temperaturunterschied innerhalb und außerhalb des Reformierungsschlauchs weniger als 15 °C; mithilfe experimenteller Daten wurden Daten zur Temperatur im Inneren des Reaktors, zum molaren Anteil von Methan und zur Methanumwandlungsrate erhalten, der Vergleich mit den Simulationsergebnissen bestätigte die Genauigkeit der numerischen Simulation.

Abgase von Festoxid-Brennstoffzellen; Methan-Dampfreformierung; Wasserstoffproduktion; Rechnungsmethoden der Strömungsmechanik