الگوریتم محاسبه کمی مرزهای سه گانه در ساختار سه بعدی آند پیل سوختی اکسید جامد

پیلهای سوختی اکسیدجامد همچون انواع دیگر پیلهایسوختی از آن جهت که ماشین حرارتی به حساب نمیآیند, بازده آنهابه سیکل کارنو محدود نمی شود و قابلیت عملکرد با بازده 60 درصد را فراهم میآورند. عمده تحقیقات و کاربرد پیل سوختیاکسید جامد به نیروگاههای تولید برق در یک سیکل ترکیبی با توربین گاز و توربین بخار محدود میشود که می تواند بازده کل سیستم را به بالای 70 درصد سوق دهد. مهمترین عوامل برای تحقق تجاریسازی این نوع از پیلها عبارتند از: افزایشعملکرد, افزایش عمر مفید آنها و مهمتر از همه کاهش هزینههای تولید میباشند. یکی از مهمترین اجزاء پیل سوختی اکسید جامد, ساختار متخلخل آند است که هم از لحاظ واکنش شیمیایی و هم از دیدگاه خواص مکانیکی بسیار مورد توجه قرارگرفتهاست. در ساختار متخلخل آند مرزهای که شامل سه فاز نیکل(Ni ,(زیرکونیای پایدار شده با ایتریا (YSZ(وهوا (Void(میباشند, در صورتیکه خوشههای کریستالی شامل آنها به ترتیب به صفحه رسانا برای خروج الکترون تولید شده, صفحه متصل به الکترولیت و محل ورود گاز هیدروژن متصل باشند, واکنشهای شیمیایی تولید آب و الکترون به وقوع میپیوندند. از طرفی در بسیاری از مدلها, آند به عنوان زیرلایه برای فرآیند لایهنشانی الکترولیت و کاتد مورد استفاده قرار میگیرند که این موضوع اهمیت خواص مکانیکی آند را برجسته مینماید. هدف از ارایه این مقاله شبیهسازی سه بعدی ساختار متخلخل آند پیل سوختی اکسید جامد و سپس یافتن و محاسبه مجموع طول مرزهای سهگانه در ساختار این آند میباشد. روش شبیهسازی ساختار سه بعدی آند بر پایه رشد کریستالی شبیه عملیاتهای متالوژی پودر و سینتریگ میباشد که از تیوری مونت کارلو کمک گرفتهشدهاست. وجود برنامه برای توسعه پیل سوختی اکسید جامد در سند راهبرد ملی فناوری پیل سوختی کشور, ضرورت شناخت میکروساختار آند این دسته از پیلهای سوختی از راه شبیه سازی را ایجاب میکند.

Keywords:

پیل سوختی اکسید جامد , مرزهای سه گانه , شبیه سازی سه بعدی میکرو ساختار آند