Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Mô phỏng đặc trưng với các độ dày hỗ trợ anode khác nhau của cụm điện cực màng trong SOFC
Tóm tắt
Nghiên cứu này tập trung vào việc nghiên cứu pin nhiên liệu oxide rắn (SOFC) và đề xuất các thiết kế hợp lý, phân tích và phân tích số với phần mềm liên kết trong vật lý, COMSOL Multiphysics, như là công cụ phân tích để thảo luận về ảnh hưởng đến hiệu suất của SOFC. Nghiên cứu này áp dụng thiết kế hỗ trợ điện cực (hỗ trợ anode) để thay thế hỗ trợ điện phân ban đầu, zirconia ổn định yttrium, để màng điện phân có thể hình thành một màng nhằm giảm điện trở ohmic và tăng mật độ công suất. Nghiên cứu này cũng thảo luận về tác động của các trường dòng khác nhau (dòng đối lưu và dòng đồng lưu) đến chuyển động khối bên trong và hiệu suất của SOFC. Kết quả cho thấy hiệu suất của pin SOFC với dòng đồng lưu tốt hơn so với pin với dòng đối lưu dưới độ dày hỗ trợ anode 1.000 μm. Về phân tích tác động của độ rỗng với độ rỗng 0.7 và độ rối 4.5, mật độ công suất đạt giá trị tối đa có thể nâng cao hiệu suất của pin.
Từ khóa
#pin nhiên liệu oxide rắn #SOFC #thiết kế hỗ trợ điện cực #COMSOL Multiphysics #hiệu suất pin #dòng đối lưu #dòng đồng lưu #độ rỗngTài liệu tham khảo
Achenbach E (1994) Three-dimensional and time-dependent simulation of a planar solid oxide fuel cell stack. J Power Sources 49:333–348
Achenbach E (1995) Response of a solid oxide fuel cell to load change. J Power Sources 57:105–109
Brinkman HW, Briels WJ, Verweij H (1995) Molecular dynamics simulations of Yttria-stabilized zirconia. Chem Phys Lett 247:386–390
YaKabe H, Hishinuma H, Uratani M, Matsuzaki Y, Yasuda I (1999) Evaluation and modeling of performance of anode-supported solid oxide fuel cell. J Power Sources 86:423–431
Yakabe H, Ogiwara T, Hishinuma M, Yasuda I (2001) 3-D model calculation for planar SOFC. J Power Sources 102:144–154
Yakabe H, Sakurai T (2004) 3D simulation on the current path in planar SOFCs. Solid State Ionics 174:295–302
Recknagle KP, Williford RE, Chick LA, Rector DR, Khaleel MA (2003) Three-dimensional thermo-fluid electrochemical modeling of planar SOFC stacks. J Power Sources 113:109–114
Suwanwarangkul R, Croiset E, Fowler MW, Douglas PL, Entchev E, Douglas MA (2003) Performance comparison of Fick’s, dusty-gas and Stefan–Maxwell model to predict the concentration overpotential of a SOFC anode. J Power Sources 122:9–18
Ackman T, de Haart LGJ, Lehnert W, Stolten D (2003) Modeling of mass and heart transport in planar substrate type SOFCs. J Electrochem Soc 150:A783–A789
Aguiar P, Adjiman CS, Brandon NP (2004) Anode supported intermediate temperature direct internal reforming solid oxide fuel cell. I: model-based steady-state performance. J Power Sources 138:120–136
Zhao F, Virkar AV (2005) Dependence of polarization in anode-supported solid oxide fuel cells on various cell parameters. J Power Sources 141:79–95
Hussain MM, Li X, Dincer I (2006) Mathematical modeling of planar solid oxide fuel cells. J Power Sources 161:1012–1022
Wang Y, Yoshiba F, Watanabe T, Weng S (2007) Numerical analysis of electrochemical characteristics and heat/species transport for planar porous-electrode-supported SOFC. J Power Sources 170:101–110
Liu HC, Lee CH, Shiu YH, Yi R, Yan WM (2007) Performance simulation for an anode-Supported SOFC using Star-CD code. J Power Sources 167:406–412
Moussa HB, Zitouni B, Oulmi K, Mahmah B, Belhamel M, Mandin P (2009) Hydrogen consumption and power density in a co-flow planar SOFC. J Hydrogen Energy 34:5022–5031
EG, G Technical Services Inc. (2004) Fuel cell handbook (the seventh edition). U.S. Department of Energy, Morgantown
Naveed A, Stephen PD, Daniel L, Kevin K (2009) A three-dimensional numerical model of a single-chamber solid oxide fuel cell. J Hydrogen Energy 34:8645–8663
Shi Y, Cai NS, Li C (2007) Numerical modeling of an anode-supported SOFC button cell considering anodic surface diffusion. J Power Sources 164:639–648
Patankar SV (1980) Numerical heat transfer. Hemisphere, Washington, DC
Kuo JK (2010) Numerical investigation into thermofluidic and electrochemical characteristics of tubular-type SOFC. Fuel Cells 10:463–471