渐变型流道燃料电池热-电-力-化多场耦合数值模拟

作     者：徐琪 缪馥星 官万兵 XU Qi;MIAO Fuxing;GUAN Wanbing

作者机构：宁波大学冲击与安全工程教育部重点实验室浙江宁波315211 浙江省先进燃料电池与电解池技术重点实验室中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江宁波315201 

出 版 物：《力学季刊》 (Chinese Quarterly of Mechanics)

年 卷 期：2023年第44卷第2期

页      面：316-328页

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家重点研发计划(2021YFB2500400) 国家自然科学基金(U20A20251,11932005) 浙江省重点研发项目(2021C01101) 宁波科技创新2025重大项目(2019B10046,2020Z107) 

主　　题：蛇型流道 渐变型流道 多场耦合分析 数值模拟 固体氧化物燃料电池 

摘      要：本文设计了一种渐变型气体流道的平管型固体氧化物燃料电池(Solid oxide fuel cell,SOFC),并建立了热-电-力-化学多物理场耦合三维模型,模拟并对比分析了渐变型和蛇形两种不同流道结构在平管型固体氧化物燃料电池不同电压下的气体流速、温度、电流密度和热应力大小.结果表明,当电压高于0.7 V时,渐变型流道气摩尔分数相比蛇形流道情形增加了1.9%.在相同电压下,渐变型流道结构的电流密度增加了0.72%,渐变型流道情形的气体出口处流速增加了148%,且渐变型流道SOFC的温度场和热应力相比蛇形流道情形分别降低了8.7%和61.5%.