Title of article :
Dynamic Response Analysis of the Planar and Tubular Solid Oxide Fuel Cells to the Inlet Air Mass Flow Rate Variation
Author/Authors :
Afshari, E Mechanical Engineering Department - Faculty of Engineering - University of Isfahan , Mollayi Barzi, Y Mechanical Engineering Department - Islamic Azad University - Kashan branch
Abstract :
The purpose of present study is to investigate the dynamic response of two conventional types of solid
oxide fuel cells to the inlet air mass flow rate variation. A dynamic compartmental model based on
CFD principles is developed for two typical planar and tubular SOFC designs. The model accounts for
transport processes (heat and mass transfer), diffusion processes, electrochemical processes, anode and
cathode activation and ohmic polarizations, among others. Using developed model, the dynamic
response of the cell to the step change of the air feed stream conditions is investigated. The results
show an almost slow electrical response of the cell to the air mass flow rate step variation which is
estimated to be about one hour. Moreover, it can be concluded that the effect of the inlet air flow
conditions on a tubular solid oxide fuel cell performance is more noticeable than its effects on a planar
SOFC. However, the electrical response time of the tubular type SOFC is calculated about ten times
more than the planar type.
Farsi abstract :
هدف از اين مطالعه، بررسي پاسخ ديناميكي دو نوع پيل سوختي اكسيد جامد متداول (صفحهاي و لولهاي) به تغيير نرخ جريان هواي ورودي ميباشد. بدين منظور، يك مدل محاسباتي ديناميكي بر مبناي ديناميك سيالات محاسباتي براي اين دو نوع پيل اكسيد جامد توسعه داده شده و پديده هاي انتقال (انتقال جرم و حرارت)، پخش، الكترشيميايي، فعال سازي آند و كاتد و پلاريزاسيون اهمي بررسي شده اشت. با توسعه ي مدل، پاسخ ديناميكي پيل به تغيير پله شرايط جريان هواي تغذيه بررسي شده است. نتايج نشان دهنده يك پاسخ الكتريكي تقريبا آهسته پيل به تغيير پله نرخ جريان جرم هوا است كه تقريباً حدود يك ساعت است. به علاوه ميتوان نتيجه گرفت كه تاثير شرايط جريان هواي ورودي بر عمكرد پيل سوختي لولهاي قابل توجه تر از نوع صفحه اي است؛ اما زمان پاسخ الكتريكي نوع لولهاي حدود 10 برابر بيشتر از نوع صفحه اي است
Keywords :
Time Constant , Dynamic Simulation , Planar Cell , Tubular Cell , Solid Oxide Fuel Cell
Journal title :
Astroparticle Physics