阳极支撑型固体氧化物燃料电池电化学数值分析

根据阳极支撑平板型固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)的工作原理,建立了SOFC的三维热流电化学模型,研究燃料电池进气方式、进气速率、燃料气组成对其温度场、燃料利用率以及电池性能的影响.结果表明,相比于反向进气方式,采用同向进气,电池温度分布更均匀,热应力更小;适当提高阴极侧空气进气速率会降低电池平均温度和热应力,同时也有利于提高电池功率密度和燃料利用率;增加燃料气的进气摩尔分数,反应速率、系统温度梯度和功率密度随之加大,由于温度梯度的增大最终导致热应力增加.

三合一电极参数对固体氧化物燃料电池性能的影响

根据SOFC的工作原理,建立了单电池SOFC数学模型,采用计算流体力学有限元软件对此模型进行数值仿真,分析比较了不同电极参数对电池性能的影响。结果表明,增大孔隙率或减小曲折因子都可以提高电池输出功率和燃料利用率。与相关研究者的结果进行对比,有较好的吻合度,为提高SOFC性能的进一步研究提供了理论基础和参考。

流道数量及布置形式对SOFC性能的影响

流道数量及其布置形式对SOFC(Solid Oxide Fuel Cell,固体氧化物燃料电池)的性能有着十分重要的影响,可通过改变流道数量以及布置形式提高SOFC的实用性。根据SOFC的工作原理,建立了单电池SOFC数学模型,采用有限元软件对此模型进行数值仿真,比较不同流道数量及布置形式对电池性能的影响。结果表明,当流道数较少时,平均电流密度较大,电池输出功率较小,反之,平均电流密度较小,电池输出功率增加;在同向流、逆向流以及交叉流3种流道布置形式中,逆向流布置形式电流密度分布更为均匀,反应界面温差最小;基于此,为提高SOFC性能提供理论基础和参考。