شبيه سازي CFD پيل سوختي اكسيد جامد پايه آندي

CFD Simulation of Anode Solid Oxide Fuel Cell

يك مدل سه بعدي ديناميك سيالات محاسباتي از پيل سوختي اكسيد جامد پايه آندي در اين تحقيق ارائه شده است. اين مدل در بردارنده پديده هاي مهم انتقال در پيل سوختي از قبيل انتقال حرارت، انتقال جرم، سينتيك الكترود و ميدان پتانسيل است. نتايج شبيه سازي مدل با داده هاي آزمايشگاهي موجود در منابع در شرايط مشابه مقايسه شد و تطابق خوبي را نيز نشان داد. در اين مدل تاثير پارامترهاي مختلف از جمله دما، فشار، استوكيومتري و ضخامت الكتروليت بر روي عملكرد پيل سوختي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج به دست آمده از اين مدل توزيع گونه ها اعم از واكنشگرها و محصولات، توزيع دما، توزيع پتانسيل و توزيع چگالي جريان موضعي را به خوبي مشخص مي كند. نتايج نشان داد دما، فشار و استوكيومتري آند تاثير به سزايي بر عملكرد پيل مي گذارند به نحوي كه افزايش هر كدام از پارامترها به بهبود عملكرد پيل سوختي كمك مي كند ازسوي ديگر افزايش ضخامت الكتروليت مي تواند اثرات نامطلوبي را بر عملكرد پيل سوختي بگذارد.

A 3D model of computational fluid dynamics for an anode solid oxide fuel cell is presented. This model incorporates important transport phenomena in a fuel cell such as heat transfer, mass transfer, electrode kinetics, and potential field. The simulation results of the model were compared with the available laboratory data in the same conditions that shows good agreement with other references. In this model, the effect of different parameters such as temperature, pressure, stoichiometry and electrolyte thickness on the fuel cell performance was investigated. The results of this model clearly describe the distribution of species, including reactants and products, temperature distribution, distribution potential, and distribution of current density. The results showed that the temperature, pressure and stoichiometry of the anode have a great effect on the performance of the cell so that each parameter increases the performance of the fuel cell performance. On the other hand, increasing the thickness of the electrolyte can have a negative effect on the performance of the fuel cell.