تاثیر دبی و ترکیب جریان سوخت و هوا بر عملکرد پیل سوختی اکسید جامد لوله ای

در این مطالعه، عملکرد یک نوع پیل سوختی لوله ای (Single tubular SOFC) با استفاده از یک مدل عـددی از معـادلات حاکم، مورد بررسی قرار می گیرد . در مدل مذکور، پدیده های انتقال مومنتوم، حرارت و جرم در کانالهـای سـوخت و هـوا، محیطهای کاتد، آند، الکترولیت و پوشش نگهدارنده آنها شبیه سازی شده است . در این شـبیه سـازی، توزیـع دمـا، فشـار، سـرعت و اجـزای شیمیایی در پیل با حل عددی معادلات بقای اجزای شـیمیایی، اندازه حرکت، انـرژی بـه صـورت نیمـه دو بعـدی بـا روش سیمپل محاسبه شده و با داشتن این مقـاد یر، توزیـع جریـان و پتانسیل الکتریکی با در نظر گرفتن یک مدار معادل الکتریکـی در یک روند تکراری بدست می آید . سپس با استفاده از شـبیه سازی انجام شده تاثیر دبی هـای مختلـف ورودی سـوخت و هوا و همچنین غلظت ها ی مختلف هیدروژن در سوخت ( که ترکیبی از بخار آب و هیدروژن در نظر گرفته شده اسـت ) بـر عملکرد پیل بررسی شده و نتایج آن ارائه گردیـده اسـت . بـر اساس مطالعه انجام شده تغییرات چگالی و فشار در طول پیل و همچنین توان تولیدی پیل شدیدا به دبـی ورودی و غلظـت هیدروژن موجود در سوخت وابسته می باشد . بر اساس نتایج بدسـت آمـده در دبـی هـای کـم ( در ضـریب مصرف نزیک یک ) ولتاژ الکتروموتوری کمتری نسبت به دبی های بالاتر تولید می شود . در این حالت کسر مولی هیـدروژن در طول لوله به شدت کـم مـی شـود و در عـوض بخـار آب تولیدی از واکـنش بخـش عمـده ای از مخلـوط خروجـی را اشغال می کند . بنا بـر ایـن بـر اسـاس معادلـه نرنسـت ولتـاژ موضعی بیشتری تولید خواهد شد . این توزیع کسر مولی روی افت های اکتیواسیون و در نتیجه روی ولتاژ و تـوان خروجـی نیز تاثیر می گذارد . در مجموع مطالعه حاضر نشان می دهد که چگونه پارامتر های خروجی پیل با دبی های ورودی سـوخت و هوا و همچنین غلظت هیدروژن در سوخت تغییر می کند

Keywords:

پیل سوختی اکسید جامد لوله ای , SOFC , انتقال جرم , شبیه سازی عددی , ولتاژ بار