بررسی عددی سه‌بعدی تاثیر کانال‌های همگرا واگرا روی عملکرد پیل سوختی اکسید جامد

Abstract

نقش مهم صفحات دو‌قطبی در پیل سوختی اکسید جامد، توزیع یکنواخت واکنش دهنده‌ها به مکان‌های انجام واکنش، جمع آوری جریان و جداسازی هر سلول از سلول دیگر است. بنابراین عملکرد یک پیل سوختی اکسید جامد به‌شدت وابسته به کانال‌های عبور جریان هوا و سوخت می‌باشد. در راستای بررسی چگونگی تاثیر هندسه کانال‌های جریان هوا و سوخت روی عملکرد، چگالی جریان و توان، نتایج شبیه‌سازی برای ارزیابی عملکرد دو نوع پیل سوختی با کانال‌های مستقیم و کانال‌های همگرا واگرا بحث شده‌اند. در این تحقیق یک مدل سه‌بعدی از پیل سوختی اکسید جامد صفحه‌ای حمایت شده توسط آند با سوخت هیدروکربنی ارائه شده‌است. نتایج نشان می‌دهد که اختلاف فشار بین کانال‌های همگرا واگرا سبب تولید جریان عرضی در کانال‌ها و دندانه‌ها برای توزیع بهتر واکنش‌دهنده‌ها در پیل سوختی با کانال‌های همگرا واگرا می‌گردد. این سرعت عرضی سبب افزایش 6 درصدی مصرف سوخت در پیل با کانال‌های همگرا واگرا نسبت به پیل با کانال‌های مستقیم معمولی در ولتاژ عملکردی 7/0 ولت می‌شود اما به‌دلیل کاهش مساحت کانال‌های این پیل نسبت به پیل معمولی، چگالی جریان در این پیل 10 درصد کمتر از پیل با کانال‌های مستقیم است. در ولتاژهای عملکردی پایین‌تر از 55/0 ولت، پیل سوختی با کانال‌های مستقیم به علت چگالی جریان، توان و مصرف سوخت بالاتر عملکرد بهتری نسبت به پیل سوختی با کانال‌های همگرا واگرا دارد.