تحلیل عملکرد پیل سوختی اکسید جامد تک محفظه ای از نوع همصفحه ای با مخلوط متان-اکسیژن-نیتروژن تخت شرایط پایا

در مطالعه حاضر عملکرد یک پیل سوختی اکسید جامد تکمحفظهای از نوع همصفحهای با مخلوط متان-اکسیژن-نیتروژن تحت شرایط پایا بصورت عددی بررسی می شود. هندسه پیل دو بعدی در نظر گرفته میشود و ناحیه محاسباتی از محفظه گازی، الکترود آند، الکترود کاتد و الکترولیت تشکیل میشود. مخلوط اکسیژن-متان-نیتروژن به ترتیب با کسر جرمی اولیه ۷./۰، ۱۴/۰ و ۷۷/۰ به سمت پیل تغذیه میشود. تمامی خواص فیزیکی تابع دما درنظر گرفته میشود. معادلات غیرخطی کاملا کوپل شده حاکم شامل معادلات بقاء جرم، اندازه حرکت، گونه شیمیایی و بار الکترونی و یونی میباشد که در یک نرمافزار تجارتی فرمولبندی شده و با استفاده از روش المان محدود حل میشوند. جهت نشان دادن صحت مدل، نتایج حاصل از مدل با نتایج یک مدل عددی مشابه مقایسه میگردد. در پایان تحلیل عملکرد پیل شامل توزیع سرعت، دما و غلظت تمامی گونههای گازی مورد بحث قرار میگیرد. نتایج نشان میدهد که ماکزیمم دما در سمت الکترود آند اتفاق میافتد که دلیل آن واکنش اکسایش متان است که به شدت گرماده میباشد. این مقدار افزایش دما ایجاده شده در پیل مزیتی میباشد تا دمای کاری پیل پایینتر آید. بعلاوه، نشان داده میشود که بخش زیادی از هیدروژن به صورت مصرف نشده از محفظه خارج میشود که یکی از عوامل اصلی کاهش عملکرد در این نوع از پیل میباشد.

کلیدواژه ها:

Solid oxide fuel cell ، Single chamber ، Methane ، finite element method ، پیل سوختی اکسید جامد ، تک محفظهای ، متان ، روش المان محدود