瓦楞式固体氧化物燃料电池的结构优化

摘要：

建立了瓦楞式固体氧化物燃料电池(SOFC)三维模型,并基于有限元方法对其进行了模拟计算.针对多孔电极内反应物分布不均、SOFC 输出性能受限这一问题,以改善多孔电极内物质的传输和提升电池的输出功率为目标,考察了肋宽和阴极厚度对瓦楞式 SOFC 气体摩尔分数分布、温度分布、性能曲线以及极化损失的影响.结果表明:肋宽与阴极厚度的比值 λ 对 SOFC 多孔电极内气体的质量传输,以及电池的输出性能均有着重要影响:较小的肋宽有利于反应物在多孔电极内充分扩散,可以改善气体分布的均匀性、降低电池的浓差极化、提升电池输出性能;阴极厚度的增加则会使 SOFC 温度升高,从而使活化极化降低,电池的性能得到优化.考虑肋宽和阴极厚度对 SOFC 性能的协同影响可知,采用较小的 λ 值,可以改善电极内气体分布的均匀性,使电池的总极化损失减小,输出性能也因此得到提升.λ 从 10.00 减小到 3.33 时,电池的最大平均功率密度提升了 53.68%.

关键词：瓦楞式SOFC、肋宽、阴极厚度、性能、活化极化

所属期刊栏目：44

分类号：TM911.42

资助基金：国家自然科学基金21676257

在线出版日期：2023-07-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：35-40,53