بررسي عملكرد پيل سوختي اكسيد جامد صفحه اي در ساختار تقويت شده آندي همراه با تبديل داخلي سوخت

بررسي عملكرد پيل سوختي اكسيد جامد صفحه اي در ساختار تقويت شده آندي همراه با تبديل داخلي سوخت

در اين مقاله عملكرد يك پيل سوختي اكسيد جامد صفحه اي در ساختار تقويت شده آندي با استفاده از يك مدل عددي مورد بررسي قرار گرفته است. معادلات در نظر گرفته شده شامل قوانين بقاء جرم، انرژي و مومنتوم به همراه معادلات الكتروشيميايي و سينتيك واكنش سوخت مي باشند. به منظور افزايش دقت مدل آناليز الكتروشيميايي كامل، كميت هاي ترموديناميكي و فيزيكي متغير با دما، مدل تشعشع بين سطوح جامد سلول و ? لايه دمايي درون مدل در نظر گرفته شده اند. مدل براساس نتايج تجربي و عددي موجود معتبرسازي شده است. نتايج حاصل از مدل نشان مي دهد كه به ترتيب تلفات فعال سازي كاتد، آند و اُهمي نقش هاي مهمي در كاهش ولتاژ مدار باز سلول دارند. توزيع كسر مولي اجزاء نيز نشان مي دهد كه فرآيند تبديل داخلي سوخت به علت دماي پايين عملكرد سلول تا 80% طول سلول ادامه مي يابد و اين فرآيند نقش بسيار مهمي در توزيع دما در سلول دارد.

In this paper the performance of a solid oxide fuel cell (SOFC) in the anode-supported structure is numerically investigated. The mass, momentum, and energy equations, as well as the electrochemical and fuel reaction kinetic equations, are solved. To improve the accuracy of the results, complete electrochemical analysis, temperature dependent form of the thermodynamical and physical parameters, radiation model between the SOFC solid surfaces, and five layers of temperature are considered. The results are validated against the available experimental and numerical data and show that the cathode activation, anode activation, and ohmic polarizations have major effects on the cell polarization, respectively (in the order given). The molar fraction of the gas components in the fuel channel shows that the fuel internal reforming, which continues up to about 80% of the cell length, is very important in temperature distribution in the cell solid parts.