مقایسه عددی گازهای گرم کننده متان و هیدروژن در فرایند گرمایش پیل سوختی اکسید جامد

پیل سوختی اکسید جامد برای رسیدن به دمای عملکردی مناسب لازم است تا فرایند گرمایش را طی نمایند که این امر مستلزم صرف زمان نسبتا طولانی است. مدت زمان گرمایش نسبتا طولانی پیل های سوختی اکسید جامد استفاده از آن ها را در برخی کاربردها مانند وسایل نقلیه که نیازمند شروع بکار سریع هستند، با چالش مواجه می کند. از طرف دیگر، انجام سریع فرایند گرمایش سبب ایجاد گرادیان های شدید دمایی در ساختار پیل سوختی اکسید جامد شده که در نهایت ترک خوردگی ساختار و کاهش عمر مفید آن را به دنبال دارد. در پژوهش عددی حاضر، فرایند گرمایش یک پیل سوختی اکسید جامد با تزریق هم زمان هوای گرم به کانال کاتد و سوخت (متان یا هیدروژن) گرم به داخل کانال آند انجام می پذیرد و تاثیر گازهای گرم کننده هوا-متان و هوا-هیدروژن با هم مقایسه می شود. شبیه سازی عددی حاضر، به صورت گذرا، سه بعدی و با روش حجم محدود انجام شد و سپس پاسخ برتر از دیدگاه روش تصمیم گیری تاپسیس تعیین گردید. مطابق نتایج به دست آمده، افزایش سرعت گازهای ورودی منجر به کاهش هم زمان مدت زمان گرمایش و گرادیان دمایی بیشینه می شود. علاوه بر این، افزایش نرخ افزایش دمای گازهای ورودی، سبب کوتاه شدن مدت زمان گرمایش شده اما گرادیان دمایی بیشینه را افزایش می دهد. در نهایت، از میان گزینه های موجود، الگوی گرمایش هوا-هیدروژن که مدت زمان گرمایش ۱۲۹۰ و گرادیان دمایی بیشینه ۲۱۱ کیلومتر بر متر را به همراه داشته است، به عنوان پاسخ برتر انتخاب شده است.

کلیدواژه ها:

پیل سوختی اکسید جامد ، شبیه سازی عددی ، فرایند گرمایش ، گازهای گرم کننده ورودی ، مدت زمان