Zeitschrift für angewandten Maschinenbau

Abstrakt

Numerische Modellierung einer anodengestützten röhrenförmigen SOFC

M Fatih KAYA, Nesrin DEMIR, Gamze GENÇ und Hüseyin YAPICI

Numerische Modelle von Festoxidbrennstoffzellen (SOFCs) sind wichtige Instrumente zum Verständnis und zur Untersuchung der Auswirkungen von Design- und Betriebsparametern auf die Leistung von SOFCs und auf SOFC-Entwicklungsarbeiten. In dieser Studie wird eines der sauberen und hocheffizienten Systeme zur Energieerzeugung
, die einrohrige anodengestützte SOFC, numerisch modelliert. Das mathematische Modell der einrohrigen SOFC wird anhand der inkompressiblen Navier-Stokes- und Knudsen-Diffusionsmodelle, der Butler-Volmer-kinetischen Gleichungen und der Brinkman-Gleichungen angegeben. Bei einer zweidimensionalen achsensymmetrischen Geometrie werden Betriebsbedingungen, Parameter der Brennstoffzelle und maßgebende Gleichungen mit der Software ComsolMultiphysics zur Methode der finiten Elemente gelöst . Als Reaktantgase werden an der Anode 89 % reines H2 und 11 % H2O verwendet und an der Kathodenseite Luft. Temperatur, Druck, Porosität, Permeabilität und insbesondere der Abstand der Stromkollektoren zum Reaktantgaseinlass der Zelle werden untersucht. Die optimalen Zellparameter für dieses Modell werden bestimmt und die Gründe für die Auswirkungen auf die Zellleistung erläutert.