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基于热应力分析的固体氧化物燃料电池结构优化研究
  • 71
  • 作者

    熊星宇马桂良吴云飞王晓艾梁考彭苏萍

  • 单位

    华北电力大学能源动力与机械工程学院中国矿业大学（北京）煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室

  • 摘要
    固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种高效的发电装置，但是其内部运行温度高、温差大，易产生较大热应力，致使其内部电化学性能衰退，甚至破坏电堆。优化电堆内的热应力分布不仅可以提高电堆的可靠性，还可以延长电堆使用寿命。本文建立了5层平板式电堆的三维多场耦合数值模型，在保持阴极有效反应面积相同的情况下，分析了应用不同长宽比单电池时其电堆的热应力变化。结果表明，调整单电池的长宽比对降低电堆内各组件的热应力分布有显著影响。当长宽比增加到2.8:1时，与最常见的1:1正方形单电池相比，应力分布的幅度可以减小40%以上。最大应力值出现在电解质上，由81.5MPa降至46.8MPa。因此，合理增大单电池长宽比是降低电堆热应力的有效途径。
  • 关键词

    SOFC多物理场仿真热管理热应力长宽比

  • 文章目录
    0 引 言
    1 SOFC建模
    1.1多物理场仿真
    1.2模型几何参数
    1.3应力-应变模型
    2 结果讨论
    2.1长宽比对电堆的性能影响
    2.2 逆流对电堆性能的影响
    3结论
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