view in publisher's site

Mathematical Modelling of Proton-Conducting Solid Oxide Fuel Cells and Comparison with Oxygen-Ion-Conducting Counterpart

Abstract Proton‐conducting solid oxide fuel cells (H‐SOFC), using a proton‐conducting electrolyte, potentially have higher maximum energy efficiency than conventional oxygen‐ion‐conducting solid oxide fuel cells (O‐SOFC). It is important to theoretically study the current–voltage (J–V) characteristics in detail in order to facilitate advanced development of H‐SOFC. In this investigation, a parametric modelling analysis was conducted. An electrochemical H‐SOFC model was developed and it was validated as the simulation results agreed well with experimental data published in the literature. Subsequently, the analytical comparison between H‐SOFC and O‐SOFC was made to evaluate how the use of different electrolytes could affect the SOFC performance. In addition to different ohmic overpotentials at the electrolyte, the concentration overpotentials of an H‐SOFC were prominently different from those of an O‐SOFC. H‐SOFC had very low anode concentration overpotential but suffered seriously from high cathode concentration overpotential. The differences found indicated that H‐SOFC possessed fuel cell characteristics different from conventional O‐SOFC. Particular H‐SOFC electrochemical modelling and parametric microstructural analysis are essential for the enhancement of H‐SOFC performance. Further analysis of this investigation showed that the H‐SOFC performance could be enhanced by increasing the gas transport in the cathode with high porosity, large pore size and low tortuosity.

مدل‌سازی ریاضی از پروتون - انجام مایع سوخت جامد و مقایسه با اکسیژن - Conducting اکسیژن

چکیده سلول‌های سوختی اکسید جامد با هدایت پروتون (H - sofc)، با استفاده از الکترولیت هدایت پروتونی، پتانسیل انرژی بیشینه بالاتری نسبت به سلول‌های سوختی اکسید جامد معمولی دارند (O - sofc). مهم است که از لحاظ نظری ویژگی‌های ولتاژ - V (J - V)را به طور مفصل مورد مطالعه قرار دهیم تا توسعه پیشرفته H - sofc را تسهیل نماییم. در این بررسی، یک تحلیل مدل‌سازی پارامتریک انجام شد. یک مدل الکتروشیمیایی H - sofc توسعه یافت و اعتبار آن به عنوان نتایج شبیه‌سازی با داده‌های تجربی منتشر شده در ادبیات تایید شد. پس از آن، مقایسه تحلیلی بین H - sofc و O - sofc برای ارزیابی نحوه استفاده از الکترولیت‌های مختلف می‌تواند بر عملکرد sofc تاثیر بگذارد. علاوه بر overpotentials اهمی مختلف در الکترولیت، غلظت overpotentials یک H - sofc به طور برجسته‌ای با مقادیر of O - sofc متفاوت بود. H غلظت آند بسیار پایینی داشت، اما از غلظت بالای کاتد جدا شده بود. این تفاوت‌ها نشان داد که H - sofc دارای ویژگی‌های سلولی متفاوت از O - sofc معمولی است. مدل‌سازی الکتروشیمیایی خاص H - sofc و آنالیز microstructural پارامتری برای افزایش عملکرد H - sofc ضروری هستند. تحلیل بیشتر این بررسی نشان داد که عملکرد H - sofc می‌تواند با افزایش انتقال گاز در کاتد با تخلخل بالا، اندازه منفذ بزرگ و tortuosity پایین افزایش یابد.

ترجمه شده با

Download PDF سفارش ترجمه این مقاله این مقاله را خودتان با کمک ترجمه کنید
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.