بررسی عددی بروز نشتی جریان در یک پیل سوختی اکسید جامد تمام متخلخل صفحه ای یکسو با سوخت هیدروژن

پیل سوختی اکسید جامد تمام متخلخل که در آن لایه الکترولیت متخلخل می باشد طرحی است که پیل سوختی اکسید جامد دو محفظه ای و تک محفظه ای را به هم پیوند می دهد و مزایای هر دو را با هم ترکیب می کند. پیل سوختی اکسید جامد تمام متخلخل به هیچ نوع درزگیر و آب بند نیازی ندارد و ایجاد ترک در الکترولیت آن عملکرد پیل را متوقف نمی کند. در مطالعه حاضر عملکرد یک پیل سوختی اکسید جامد صفحهای تمام متخلخل یکسو با سوخت هیدروژن تحت شرایط پایا با هندسه دو بعدی برای اولین بار بصورت عددی بررسی می شود. معادلات حاکم شامل گونه شیمیایی، جرم، اندازه حرکت،  بار و انرژی می باشد که بصورت کاملا کوپل شده با معادلات الکتروشیمیایی حل می شوند. از انجا که هیچ مرجعی از عملکرد پیل سوختی اکسید جامد تمام متخلخل با سوخت هیدروژن در دسترس نمی باشد، جهت صحه گذاری ابتدا مدلسازی عملکرد یک پیل سوختی اکسید جامد معمولی با سوخت هیدروژن صورت می گیرد و نتایج آن با نتایج تجربی مورد مقایسه قرار می گیرد سپس تغییرات در مدل جهت اعمال تخلخل لایه الکترولیت لحاظ می گردد. نتایج کاهش ۲۹ درصدی در ماکزیمم چگالی توان تولیدی توسط پیل سوختی اکسید جامد تمام متخلخل را در مقایسه با نوع متداول آن تحت شرایط ورودی یکسان نشان می دهد. دلیل اصلی این کاهش عملکرد نشت جریان اکسیژن عمدتا از سمت ابتدای کانال هوا به سمت کانال سوخت می باشد که این نشتی باعث می شود محل وقوع دمای ماکزیمم پیل تغییر کند.

کلیدواژه ها:

پیل سوختی اکسید جامد ، تمام متخلخل ، هیدروژن ، نشتی ، حالت پایا