بهره گیری از رویکرد ترکیبی دینامیک سیالات محاسباتی و شبکه عصبی مصنوعی برای برآورد مدت زمان گرمایش پیل سوختی اکسید جامد

پیل های سوختی اکسید جامد به عنوان مبدل های الکتروشیمیایی با دمای عملکردی بالا (۶۰۰ تا ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد) شناخته می شوند. یکی از مهم ترین چالش های این فناوری زمان طولانی مورد نیاز برای رسیدن به دمای عملیاتی است. از این رو توسعه ابزارهای پیش بینی کننده رفتار این پیل سوختی در مرحله حجم گرمایش می تواند نقش مهمی در تسهیل فرآیند تجاری سازی داشته باشد. در پژوهش حاضر، فرآیند گرمایش تک کاناله یک پیل سوختی اکسید جامد به صورت سه بعدی و با استفاده از روش حجم محدود شبیه سازی می شود. سپس بر اساس داده های شبیه سازی، یک شبکه عصبی مصنوعی آموزش داده شده و مدلی برای برآورد مدت زمان گرمایش بر حسب نرخ افزایش دمای هوای ورودی در محدوده ۰/۱ تا ۲ کلوین بر ثانیه ارائه می گردد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که افزایش نرخ گرمایش از ۰/۱ به ۲ کلوین بر ثانیه، زمان موردنیاز برای گرمایش را حدود ۴۷۲۷ ثانیه کاهش می دهد که بیشترین سهم آن مربوط به تغییر اولیه از ۰/۱ به ۲۰ کلوین بر ثانیه با کاهش ۲۷۴۷ ثانیه حدود ۴۴ درصد است. همچنین ارزیابی عملکرد مدل پیشنهادی بیانگر آن است که شبکه عصبی طراحی شده قادر به برقراری رابطه ای دقیق و پیوسته میان نرخ گرمایش و مدت زمان دستیابی به دمای عملیاتی است. این یافته نشان می دهد که شبکه های عصبی مصنوعی می توانند ابزاری کارآمد برای مدل سازی رفتار گذرای پیل سوختی اکسید جامد در مرحله گرمایش باشند.

کلیدواژه ها:

پیل سوختی اکسید جامد ، روش محدود ، شبکه عصبی مصنوعی ، شبیه سازی ، مدت زمان گرمایش ، نرخ گرمایش