On the influence of geometric microstructural properties of porous materials on the modelling of a tubular fuel cell

• Autorzy: Karcz M. , Kowalczyk S. , Badur J.

Warianty tytułu

PL

Wpływ parametrów mikrostrukturalnych na wyniki modelowania rurkowego ogniwa paliwowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A numerical model of tubular solid oxide fuel cell (SOFC) with simplified one-dimensional current flux prediction is examined. The model takes into account geometric properties of porous sinters used for anode and cathode. Three characteristic parameters, i.e. porosity, tortuosity and mean pore radii have been considered. The obtained numerical results allow one to estimate the influence of various geometric properties of porous materials on the fuel cell performance by means of average and local variables.

PL

Przedstawiono wyniki analizy numerycznej modelu rurkowego ogniwa paliwowego uwzględniającego podstawowe mikrostrukturalne parametry geometryczne porowatych elektrod. Rozważano trzy podstawowe parametry geometryczne: porowatość, krętość oraz średni wymiar porów. Uzyskane rezultaty umożliwiają ocenę wpływu poszczególnych wielkości charakteryzujących obszar porowaty na globalne osiągi ogniwa i lokalne wartości temperatury i gęstości prądu.

Słowa kluczowe

EN

fuel cell; microstructural parameters; electricity

PL

ogniwo paliwowe; parametr mikrostrukturalny; prąd

• Wydawca: Komitet Inżynierii Chemicznej i Procesowej Polskiej Akademii Nauk
• Czasopismo: Chemical and Process Engineering
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, z. 3
• Strony: 489--503
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., tab., rys., wykr.,

Twórcy

autor

Karcz M.

autor

Kowalczyk S.

autor

Badur J.

• Energy Conversion Department, Institute of Fluid Flow Machinery Polish Academy of Sciences, Gdańsk,

Bibliografia

• [1] BOUDGHENE S.A., TRAVERSA E., Ren. Sust. En. Rev., 2002, 6, 433.
• [2] KEE R.J., ZHU H., GOODWIND G., Solid-oxide fuel cells with hydrocarbon fuels, Proc. Combustion Institute 2005, 30, 2379.
• [3] BADUR J., LEMAŃSKI M., Inż. Chem. Proc., 2005, 26, 157 (in Polish).
• [4] KAKAC S., PRAMUANJAROENKIJ A., ZHOU X.Y., J. Hydr. En., 2007, 32, 761.
• [5] MA L., INGHAM D.B., POURKASHANIAN M., CARCADEA E., ASME J. Fuel Cell Sci. Techn., 2005, 2, 246.
• [6] KARCZ M., Chem. Proc. Eng., 2009, 30, 267.
• [7] KARCZ M., En. Conv. Man., 2009, 50, 2307.
• [8] LIN Y., BEALE S.B., Appl. Math. Model., 2006, 30, 1485.
• [9] CAMPANARI S., IORA P.J., Power Sources, 2004, 132, 113.
• [10] NOREN D.A., HOFFMAN M.A., J. Power Sources 2005, 152, 175.
• [11] BADUR J., Numerical modeling of sustainable combustion in gas turbines, Inst. Fluid-Flow Machinery Publ., Gdańsk, 2003 (in Polish).
• [12] CHAN S.H., KHOR K.A., XIA Z.T., J. Power Sources, 2001, 93, 130.
• [13] KOWALCZYK S., Three-dimensional mathematical model of electrochemical reactions in porous sinters of solid oxide fuel cells, PhD Thesis at the Institute of Fluid Flow Machinery, Polish Academy of Sciences, Gdańsk, 2009 (in Polish).
• [14] Fluent User Guide, 2005.
• [15] YAKABE H., HISHINUMA M., URATANI M., MATSUZAKI Y., YASUDA I., J. Power Sources, 2000, 86, 423.
• [16] LEHNERT W., MEUSINGER J., THOM F., J. Power Sources, 2000, 87, 57.
• [17] SUWANWARANGKUL R., CROISET E., PRITZKER M.D., FOWLER M.W., DOUGLAS P.L., ENTCHEV E., J. Power Sources, 2006, 154, 74.
• [18] ZHU H., KEE R.J., J. Power Sources, 2007, 169, 315.
• [19] JIA J., ABUDULA A., WEI L., JIANG R., SHEN S., J. Power Sources, 2007, 171, 696.
• [20] NI M., LEUNG D.Y.C., LEUNG M.K.H., En. Conv. Man., 2009, 50, 268.
• [21] ZHANG X., LI G., LI J., FENG Z., En. Conv. Man., 2007, 48, 977.
• [22] LI P.-W., SUZUKI K., J. Electrochem. Soc., 2004, 151, A548.
• [23] GREENE E.S., CHIU W.K.S., MEDEIROS M.G., J. Power Sources, 2006, 161, 225.
• [24] YOUNG J.B., TODD B., Int. J. Heat Mass Transfer, 2005, 48, 5338.