بررسی رفتار حالت گذرای پیل سوختی اکسید جامد صفحه ای

در این پایان نامه مدلی عددی برای پیل سوختی اکسید جامد ارائه شده است. پیل های سوختی اکسید جامد ابزاری برای تبدیل انرژی هستند که از واکنش سوخت گازی با یک اکسید کننده، الکتریسیته و گرما تولید می کنند. یک پیل سوختی اکسید جامد شامل اجزای اتصال دهنده و یک ساختار سه لایه (ساختار پن) که از دو الکترود سرامیکی یعنی کاتد و آند که توسط یک الکترولیت سرامیکی از هم جدا شده اند، می باشند. مدل حاضر برای یک پیل سوختی اکسید جامد صفحه ای دما متوسط با جریان هم سو و واکنش اصلاح داخلی مستقیم ارائه گردیده است که مدلی یک بعدی بوده و شامل معادلات بقای جرم، بقای انرژی و معادلات الکتروشیمیایی است که معادلات الکتروشیمیایی در واقع کسر مولی ها و دماهای اجزای گازی در کانال های سوخت و هوا را به ولتاژ، چگالی جریان و سایر متغیرهای پیل ارتباط می دهد. عملکرد پیل در حالت پایا و پاسخ دینامیکی آن به تغییرات پله ای پارامترهای مختلف عملکردی پیل همانند بار شبکه، مصرف سوخت و نسبت هوا مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که پس از اعمال یک تغییر پله ای مثبت/منفی در بار شبکه، دمای کلی پیل، ولتاژ و توان آن افزایش/کاهش می یابد اما این تغییر پله ای بیشترین تاثیر را بر توان پیل داشته و با افزایش 20 درصدی در بار باعث افزایش 17 درصدی در توان پیل می گردد. هم چنین تغییر در پارامتر مصرف سوخت موجب تغییر در توزیع دما و چگالی جریان و ولتاژ پیل می شودد. دما، ولتاژ، توان و هم چنین بازده پیل با تغییر پله ای مثبت/منفی در پارامتر مصرف سوخت دستخوش افزایش/کاهش می شوند اما مقداری که بیش از سایرین تحت تاثیر قرار می گیرد، بازده پیل است که با افزایش 12 درصدی مصرف سوخت، افزایشی 15 درصدی خواهد داشت. پارامتر نسبت هوا بیشترین اثر را بر توزیع دما در طول پیل داشته و در نتیجه پارامتری مناسب برای کنترل دمای پیل است.