مطالعه عددی عملکرد پیل سوختی اکسید جامد با طراحی های متفاوت متصل کننده

امروزه پیل های سوختی اکسید جامد به دلیل مزایای فراوانی چون راندمان بالا، آلایندگی کم و انعطاف پذیری سوخت بسیار مورد توجه قرار گرفته اند اما دمای عملکردی بالای آن ها و در نتیجه تنش های حرارتی و مشکلات آب بندی ناشی از آن محققان را به راه هایی برای کاهش دمای عملکردی از طریق مدیریت حرارتی، بهبود جریان سیال و اتصال صحیح متصل کننده ها ترغیب کرده است. در این مطالعه یک مدل سه بعدی از پیل سوختی اکسید جامد صفحه ای حمایت شده توسط آند با سوخت هیدروکربنی ارائه شده است. در این تحقیق، عملکرد الکتریکی یک پیل سوختی اکسید جامد با طراحی های متفاوت متصل کننده تحت شرایط عملکردی متفاوت مثل ولتاژ عملیاتی، دمای ورودی کانال و نرخ پیش اصلاح متان با حل معادلات پیچیده بقای گونه های جرمی، قانون اول ترمودینامیک، بقای مومنتوم، مدل های الکتروشیمیایی غیر خطی در فضای سه بعدی بررسی شده است. نتایج شبیه سازی نشان داد که در ولتاژ، نرخ پیش اصلاح و دمای ورودی کانال های سوخت و هوای مشخص، کانال های گاز پهن تر به توزیع یکنواخت تر و نفوذ بهتر گازهای واکنش دهنده کمک می کنند بنابراین دندانه های باریک به دلیل کاهش افت غلظتی نسبت به دندانه های پهن ترجیح داده می شود. با افزایش نرخ واکنش الکتروشیمیایی، چگالی جریان، توان و در نتیجه اختلاف دما افزایش می یابد اما مصرف سوخت در تمامی موارد تقریبا روند کاهشی دارد. هم چنین مشاهده شد که افزایش دمای ورودی تاثیر قابل ملاحظه ای بر اختلاف دمای کانال ها ندارد.

کلیدواژه ها:

پیل سوختی اکسید جامد ، اصلاح داخلی سوخت ، طراحی متصل کننده ، مدل المان محدود