view in publisher's site

The thermal effects of all porous solid oxide fuel cells

Highlights•Thermal-electrochemical models are built for all porous solid oxide fuel cells.•Effect of operating parameter and cell structure is studied.•Indicators including output power and methane coking resistance are discussed.•Changes of various heat sources in different conditions are analysed.AbstractAll porous solid oxide fuel cells adopt a porous electrolyte to resist coking caused by hydrocarbon fuels such as methane. With O2 molecules coming from the cathode, chemical oxidation reactions occur at the anode, competing with the electrochemical oxidations with O2− ions. These reactions release a lot of heat, thus significantly affects the cell's power density and fuel efficiency. In this paper, we developed a 2D thermal-electrochemical model to study its thermal effects. After model validation, parametric studies are conducted to investigate the impact of operating condition and cell structure. Cell performance, including power density, coking resistance, peak cell temperature, heat source composition, and energy efficiency is analysed. Notably, the detailed heat-releasing processes at different operating conditions are discussed. A power density of 373 mW cm−2 is obtained when a CH4 and O2 concentration of 10% and an electrolyte thickness of 200 μm are adopted. This model can serve as a useful tool for the optimization of operating conditions and geometry design to improve the performance and coking resistance of solid oxide fuel cells.Graphical abstractDownload : Download high-res image (188KB)Download : Download full-size image

اثرات حرارتی کل سلول‌های سوختی اکسید جامد متخلخل

نکات مهم: مدل‌های الکتروشیمیایی - الکترو شیمیایی برای همه سلول‌های سوختی اکسید جامد متخلخل ساخته شده‌اند. * تاثیر پارامترهای عملیاتی و ساختار سلولی مورد مطالعه قرار گرفته‌است. شاخص‌های شامل قدرت خروجی و مقاومت methane متان به بحث و بررسی قرار می‌گیرند. تغییرات منابع حرارتی مختلف در شرایط مختلف عبارتند از: cells ractAll متخلخل اکسید جامد متخلخل، الکترولیت porous را برای مقاومت در برابر coking ناشی از سوخت‌های هیدروکربنی از جمله متان تشکیل می‌دهند. با آمدن مولکول‌های اکسیژن از کاتد، واکنش‌های اکسیداسیون شیمیایی در آند رخ می‌دهند که با واکنش الکتروشیمیایی با یون‌های اکسیژن رقابت می‌کنند. این واکنش‌ها گرمای زیادی را آزاد می‌کنند در نتیجه به طور قابل‌توجهی بر چگالی توان و بازده سوخت تاثیر می‌گذارد. در این مقاله، ما یک مدل الکترو شیمیایی - حرارتی ۲ D را برای مطالعه اثرات گرمایی آن توسعه دادیم. پس از اعتبار سنجی مدل، مطالعات پارامتری به منظور بررسی تاثیر شرایط عملیاتی و ساختار سلولی انجام شد. عملکرد سلول شامل چگالی توان، مقاومت coking، دمای سلول پیک، ترکیب منبع حرارتی و بهره‌وری انرژی مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد. قابل‌ذکر است که فرایندهای آزاد کننده در شرایط عملیاتی مختلف مورد بحث و بررسی قرار می‌گیرند. تراکم برق ۳۷۳ - ۲ وقتی بدست آمد که غلظت اکسیژن و اکسیژن ۱۰ % و ضخامت الکترولیت ۲۰۰ میکرومتر اتخاذ شد. این مدل می‌تواند به عنوان ابزاری مفید برای بهینه‌سازی شرایط عملیاتی و طراحی هندسه برای بهبود عملکرد و مقاومت coking سوخت اکسید جامد (۱۸۸ کیلوبایت)بارگیری شود: تصویر با اندازه بالا دانلود کنید (۱۸۸ کیلوبایت)دانلود کنید.

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.