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熔融碳酸盐燃料电池(Molten carbonate fuel cell,MCFC)因电化学反应产生的余热非常可观,而广泛应用于热电联供和混合发电等领域。吸收式制冷机(Absorption Refrigeration,AR)广泛应用于废热回收领域,可缓解环境污染和能源紧张的问题。本文以节能降耗为出发点,首先建立了一个稳定状态下运行的熔融碳酸盐燃料电池与吸收式制冷机相结合的混合系统(MCFC/AR),考虑了系统中存在的电化学与热力学不可逆性,导出混合系统等效输出功率、效率、生态学性能系数(Ecological coefficient of performance,ECOP)以及熵产率的表达式,建立数学模型应用数值模拟分析混合系统性能,确定混合系统工作参数的优化区间。之后应用多目标遗传算法NSGA-Ⅱ对混合系统进行优化分析,确立四个优化目标(输出功率、效率、ECOP、熵产率),四个决策变量(MCFC的电流密度、工作温度、工作压力,AR的内部不可逆系数),提出四种情境(每种情境包含三个优化目标),得到四组Pareto最优解集以及四个决策变量的种群分布图,之后采取三种有效的决策方法(TOPSIS、LINMAP、FUZZY Bellman-Zadeh)决策出每种情境下的相对最优解,从而对四种情境的优劣性进行比较。最后分析了多目标优化(Multi-objective optimization)相对于单目标优化(Single objective optimization)的优势所在。本文的内容安排如下:第一章主要介绍了熔融碳酸盐燃料电池以及多目标优化遗传算法的发展历史和研究进展,介绍了本文的研究内容和主要工作。第二章建立了MCFC的数学模型,在考虑了电池本身存在的不可逆损失前提下,对MCFC进行数值模拟与性能分析,得到MCFC运行时工作参数的优化区间,最后分析了工作温度和工作压力对其性能的影响。第三章建立了MCFC/AR混合系统模型,考虑了系统存在的电化学和热力学不可逆性,导出混合系统的功率、效率以及ECOP等重要参数表达式。通过数值模拟分析MCFC/AR运行时相对于MCFC单独运行时性能的提升情况,得到电流密度、功率密度、效率的优化工作区间,之后对系统进行生态学优化(Ecological optimization),得到工作参数的生态学优化区间。最后研究了MCFC的运行温度和运行压力以及AR的内部不可逆系数对MCFC/AR工作性能的影响。第四章应用NSGA-Ⅱ算法对MCFC/AR混合系统进行多目标优化,将混合系统的功率、效率、熵产率密度和ECOP作为优化目标,选取MCFC的电流密度、工作温度、工作压力以及AR的内部不可逆系数作为决策变量。为了减少同时优化四个目标函数时目标之间存在的强烈冲突,提出四种情境,每种情境包含三个优化目标,通过数值仿真得到每种情境下的Pareto前沿和决策变量的种群分布图,在应用决策方法得到不同情境下的相对最优解、对应的运行工况以及偏差指数之后,分析不同情境对于指导系统优化设计的优缺点。最后将情境4的TOPSIS决策结果与单目标优化结果进行比较。第五章概括了本文的主要内容、得到的主要结论以及本文的创新点,最后针对本课题研究的不足之处提出了一些设想与展望。