شبيه سازي رفتار ديناميكي پيل سوختي اكسيد جامد لوله‌اي در تغيير پله‌اي بار الكتريكي خارجي

SIMULATION OF TUBULAR SOFC DYNAMIC OPERATION IN AN OUTPUT LOAD CHANGE

هدف از اين مطالعه بررسي رفتار گذراي يك پيل سوختي اكسيد جامد لوله­اي با تغيير ناگهاني بار الكتريكي خارجي، با استفاده از مدلسازي عددي پيل مي­باشد. مدل ارائه شده براي شبيه سازي رفتار گذراي پيل معادلات گذراي جريان، انرژي، بقاي اجزاي شيميايي و همچنين معادلات الكتريكي را در يك تك سلول پيل اكسيد جامد لوله­اي حل كرده و پاسخ زماني پارامترهاي خروجي پيل را با تغيير بار الكتريكي به صورت تغيير پله­اي جريان الكتريكي محاسبه مي­كند. براي شبيه سازي رفتار گذراي پيل ابتدا يك شرايط عملكرد دائم به عنوان شرط اوليه در نظر گرفته شده و سپس با تغيير بار الكتريكي، تغيير زماني پارامترهاي خروجي تا رسيدن به حالت دائم جديد بررسي مي­شود. نتايج حاصل به طور كلي نشان مي دهد كه افزايش پله­اي جريان الكتريكي باعث كاهش ولتاژ پيل در طول زمان حدود 700 ثانيه براي رسيدن به حالت دائم جديد خواهد شد.

The purpose of this study is to present a 2-D numerical model that solves the transient equations of flow, energy and species conservation in a single tubular solid oxide fuel cell (SOFC). Also an electrical model is considered to compute the electrical potential and current distribution in the cell. Using this comprehensive model the cell dynamic operation and response in a step load current change is studied. The simulation starts when the cell is at the steady state in a specific output load. When the load step takes place, the solution continues to a secondary steady state condition. Then the cell transient behavior is analyzed. The results show that when the load current is stepped up, the output voltage reduces to steady state in about 750s.