مدلسازی دینامیکی و استاتیکی پیل سوختی اکسید جامد مسطح

پایان نامه
  • وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس - دانشکده فنی مهندسی
  • نویسنده پژمان کاظم پور
  • استاد راهنما فتح الله امی
  • سال انتشار 1388
چکیده

توسعه و ارزیابی عملکرد یک سیستم پیل سوختی اکسید جامد (sofc) نیازمند مدلهایی از سلول و استک در مقیاس سیستم است. بدین منظور مدلهایی مرتبه کاهش یافته با حداقل پیچیدگی مورد نیاز است. این مدلها می-بایست به اندازه کافی دقیق بوده تا بتوانند پارامترهای اصلی مربوط به هر پدیده فیزیکی در سلول را نشان دهند. از طرف دیگر این مدلها باید بتواند به آسانی در یک مدل سیستم مورد استفاده قرار گرفته و دارای سرعت بالای محاسبات باشند. با توجه به توضیحات بالا، با در نظر گرفتن مدلهای موجود و اصلاح تعدادی از آنها، یک مدل حالت دائم و دینامیکی از یک سلول sofc مسطح در این تحقیق توسعه یافته است. مدل شامل تحلیل جرمی، مومنتوم، انرژی و الکتروشیمیایی به همراه سینتیک واکنش های هیدروکربن است. مدل الکتروشیمیایی بکار رفته ارزیابی دقیقی از تلفات اهمی، غلظت و فعالسازی در سلول دارد. مدل توسعه یافته بر اساس نتایج تجربی، تست مبنا و همچنین بر اساس تعدادی از کارهای عددی قبلی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج معتبرسازی نشان می دهد که مدل حاضر قادر به پیشگویی رفتار sofc در شرایط کاری است. سپس مدل به منظور بررسی رفتار الکتروشیمیایی (با مدلسازی چیدمان تجربی یک تست دکمه ای) و رفتار حالت دائم دو سلول sofc در ساختارهای تقویت شده الکترولیتی و آندی مورد استفاده قرار گرفته است. برای این سلولها منحنی های عملکرد یعنی ولتاژ و چگالی توان بر حسب چگالی جریان استخراج گردیده است. همچنین توزیع پارامترهای مختلف الکتروشیمیایی و گرمایی نیز ارائه ومورد بحث قرار گرفته اند. در انتها نیز رفتار دینامیکی یک سلول sofc با تغییر بار بر اساس دو استراتژی کنترل یعنی ثابت نگه داشتن جریان سوخت ورودی به سلول و ثابت نگه داشتن پارامتر مصرف سوخت در طول تغییر بار مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که زمان بازگشت (زمان رسیدن به حالت دائم) به شدت وابسته به رفتار حرارتی سلول و همچنین استراتژی کنترل مورد استفاده و خواص مواد سلول است. همچنین زمان بازگشت تقریبا از بزرگی تغییر بار ایجاد شده مستقل است.

منابع مشابه

مدلسازی پیل سوختی اکسید جامد صفحه ای برای سیستم­ های ترکیبی گرما و الکتریسته

در این مقاله مدل تفصیلی از پیل سوختی اکسید جامد صفحه­ ای  (SOFC)ارایه می­ شود که به طور ویژه برای ارزیابی عملکرد این پیل سوختی در سیستم ­های ترکیبی گرما و الکتریسته توسعه یافته است. مدل توسعه یافته شامل تحلیل جرمی، ممنتوم، گرمایی و الکتروشیمیایی به همراه مدل­های سینتیک واکنش­های هیدروکربن است. مدل الکتروشیمیایی ارزیابی کامل هر سه تلفات اهمی، فعال­سازی و غلظت را شامل می ­شود. به منظور افزایش دقت...

متن کامل

شبیه سازی رفتار دینامیکی پیل سوختی اکسید جامد لوله‌ای در تغییر پله‌ای بار الکتریکی خارجی

  Abstract: The purpose of this study is to present a 2-D numerical model that solves the transient equations of flow, energy and species conservation in a single tubular solid oxide fuel cell (SOFC). Also an electrical model is considered to compute the electrical potential and current distribution in the cell. Using this comprehensive model the cell dynamic operation and response in a step lo...

متن کامل

مدلسازی دینامیکی پیل سوختی اکسید جامد همراه یک سیستم میکروتوربین

امروزه تحقیقات گسترده ای در زمینه سیستم های نیروگاهی ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد – توربین گاز در حال انجام است. این سیستم ها از دمای بالای پیل سوختی و یک توربین گاز برای دستیابی به عملکرد و کارآیی بیشتر استفاده می کنند. به خاطر دمای بالای گازهای خروجی از پیل سوختی، گرما می تواند بازیابی شود و برای راندن توربین گاز استفاده گردد. توربین قدرت اضافی تولید می کند و برای این کار از انرژی خروجی پیل سو...

شبیه سازی CFD پیل سوختی اکسید جامد پایه آندی

یک مدل سه بعدی دینامیک سیالات محاسباتی از پیل سوختی اکسید جامد پایه آندی در این تحقیق ارائه شده است. این مدل در بردارنده پدیده‌های مهم انتقال در پیل سوختی از قبیل انتقال حرارت، انتقال جرم، سینتیک الکترود و میدان پتانسیل است. نتایج شبیه‌سازی مدل با داده‌های آزمایشگاهی موجود در منابع در شرایط مشابه مقایسه شد و تطابق خوبی را نیز نشان داد. در این مدل تأثیر پارامترهای مختلف از جمله دما، فشار، استوکی...

متن کامل

مدلسازی الکتروشیمیایی و اقتصادی استک یک پیل سوختی اکسید جامد لوله ای در یک سیستم تولید انرژی

The goal of this article is to present electrochemical and economic models for a tubular solid oxide fuel cell stack. To carry out this research, first, a complete electrochemical model has been employed for a single cell of the fuel cell stack, and then its activation, ohmic and concentration losses have been obtained. The results show that with the increase of the working temperature and pres...

متن کامل

منابع من

با ذخیره ی این منبع در منابع من، دسترسی به آن را برای استفاده های بعدی آسان تر کنید

ذخیره در منابع من قبلا به منابع من ذحیره شده

{@ msg_add @}


نوع سند: پایان نامه

وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس - دانشکده فنی مهندسی

میزبانی شده توسط پلتفرم ابری doprax.com

copyright © 2015-2023