管式固体氧化物燃料电池机理模型与性能分析

针对Siemens-Westinghouse公司阴极支撑型(AES)管式固体氧化物燃料电池,耦合电极内部离子传导、电子传导、气体扩散、热量传递及电化学反应过程，建立了全面考虑活化极化、欧姆极化与浓差极化损失的管式SOFC横截面方向二维微观机理模型。模型计算结果与文献中实验数据吻合较好，模拟结果表明：电池横截面方向的组分浓度和电流密度的分布与SOFC的运行工况密切相关。连接器的存在和尺寸对电池工作性能均有较强影响。对于所研究的阴极支撑型SOFC，电池性能会受到氧气在多孔阴极中扩散过程的限制，改善多孔电极的微观结构可有效提高电池运行性能。