بررسی تاثیر جریان گاز در کانال و الکترود آند بر امپدانس الکتروشیمیایی پیل سوختی اکسیدجامد

هدف این مقاله بررسی تاثیر جریان گاز در کانال سوخت و درون الکترود آند بر طیف امپدانس الکتروشیمیایی پیل سوختی اکسید جامد است. به این منظور، با درنظر گرفتن معادلات گذرای بقای جرم، بقای تکانه، بقای اجزاء و معادلات الکتروشیمیایی، امپدانس الکتروشیمیایی شبیه ­سازی شده است. نتایج به ­دست آمده نشان داده است که جریان گاز و انتقال جرم در کانال سوخت منجر به پیدایش کمانی به ­صورت یک نیم­ دایره فشرده ­شده و نامتقارن، با فرکانس آسودگی پایین (کمتر از ۱۰ هرتز)، می­شود. کمان حاصل از انتقال جرم درون الکترود متخلخل به شکل امپدانس واربرگ بوده و دارای فرکانس آسودگی بالاتر (در محدوده ۱۰۰هرتز) است. تاثیر پارامترهایی همچون سرعت سوخت ورودی به آند، ضخامت الکترود و ترکیب سوخت ورودی بر طیف امپدانس و درنتیجه بر عملکرد پیل بررسی شده و نتایج به ­دست آمده تحلیل شده­ اند. با توجه به حجم زیاد محاسبات عددی لازم جهت شبیه­ سازی طیف امپدانس، با بررسی پارامتری انجام ­شده معیارهایی جهت انتخاب مدل ریاضی مناسب در شرایط مختلف نیز ارائه شده است. به این ترتیب، مدل به­ دست آمده برای تحلیل نتایج آزمایشگاهی طیف­ نگاری امپدانس الکتروشیمیایی و همچنین بررسی تاثیر پارامترهای موثر بر عملکرد پیل و بهینه ­سازی اجزاء پیل کاربرد خواهد داشت. همچنین، می­توان از تکرار آزمون­های پرهزینه و    زمان­بر طیف ­نگاری امپدانس الکتروشیمیایی اجتناب کرد.

Keywords:

پیل سوختی اکسید جامد , امپدانس الکتروشیمیایی , امپدانس غلظت , مدلسازی گذرا