مقایسه استفاده از گازهای گرم کننده هیدروژن و متان در کانال آند در فرایند گرمایش دوکاناله پیل سوختی اکسید جامد

گرمایش دوکاناله که در آن گازهای هوا و سوخت به ترتیب به کانال های کاتد و آند تزریق می شوند، یکی از روش های رایج برای افزایش دمای پیل های سوختی اکسید جامد است. با این وجود، تاکنون تاثیر استفاده از گازهای گرم کننده در کانال آند بر عملکرد حرارتی این پیل های سوختی با هم مقایسه نشده است. در این پژوهش، فرایند گرمایش گذرای یک پیل سوختی اکسید جامد با استفاده از دو ترکیب هوا-هیدروژن و هوا-متان، به روش عددی حجم محدود شبیه سازی شده است. هدف از این مقایسه، ارزیابی عملکرد این ترکیب های گازی بر اساس دو شاخص کلیدی مدت زمان گرمایش و گرادیان دمایی در چند سرعت و نرخ افزایش دمای گاز ورودی است. در ادامه، برای انتخاب پاسخ برتر از میان پاسخ های موجود، از روش تصمیم گیری چندشاخصه تاپسیس (TOPSIS) بهره گرفته شده است. نتایج نشان می دهد که هیدروژن در فاصله ای کوتاه پس از ورود به کانال، گرمای خود را سریع تر به ساختار پیل سوختی منتقل می کند؛ در حالی که انتقال حرارت هوا و متان در مسیر طولانی تری انجام می شود. همچنین، بیشینه گرادیان دما عمدتا در نواحی نزدیک به ورودی گازها ایجاد می شود. علاوه بر این، مدت زمان گرمایش با ترکیب هوا-متان همواره کمتر از ترکیب هوا–هیدروژن است و این تفاوت در سرعت های ورودی پایین تر، قابل توجه تر است. از سوی دیگر، تاثیر نوع گاز گرم کننده بر بیشینه گرادیان دمایی وابسته به سرعت گاز ورودی است. در نهایت، از میان گزینه های بررسی شده، ترکیب هوا-هیدروژن با مدت زمان گرمایش ۱۲۹۰ ثانیه و بیشینه گرادیان دمایی ۲۱۱ کلوین بر سانتی متر به عنوان گزینه برتر از دیدگاه روش تاپسیس انتخاب شده است

کلیدواژه ها:

یل سوختی اکسید جامد ، شبیه سازی عددی ، فرایند گرمایش ، گازهای گرم کننده ، گرادیان دمایی ، مدت زمان