Symulacje komputerowe warunków utleniania kompozytu metal/ceramika

• Autorzy: Stygar, M. , Kruk, A. , Brylewski, T.

Warianty tytułu

EN

Computer simulation of oxidation conditions of the metal/ceramic composite

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawione zostały wyniki symulacji komputerowych przeprowadzonych z zastosowaniem Metody Elementów Skończonych (MES). Przedmiotem analiz był model układu do badań elementów ogniw paliwowych (głównie interkonektorów metalicznych) pracujący w warunkach dwóch niezależnych atmosfer reakcyjnych. Opracowany model matematyczny oraz przeprowadzone obliczenia numeryczne miały na celu symulację warunków procesu utleniania interkonektorów w układzie metal/ceramika i wykazały nierównomierność w rozkładzie ciśnienia gazów na próbce. Zbadano także rozkłady temperatur i parametry przepływu mediów gazowych, w tym stopień turbulentności przepływu. Otrzymane wyniki pozwalają ustalić, w jakim stopniu analizowany układ badawczy odzwierciedla rzeczywiste warunki pracy interkonektora w ogniwie paliwowym.

EN

The study presents results of computer simulations performed using the finite element method (FEM). The analysis featured a model system used to investigate elements of fuel cells (mainly metallic interconnects) in two independent reaction atmospheres. The elaborated mathematical model and the performed numerical computations were to simulate the process of oxidation of interconnects in the metal/ceramics system, and they demonstrated the uneven distribution of gas pressure in the sample. The temperature distribution and the flow parameters of gas media, including the turbulency of flow, were also investigated. The obtained results may be used to determine the degree to which the investigated system reflects the actual conditions in which an interconnect acts in a fuel cell.

Słowa kluczowe

PL

interkonektor; Stałotlenkowe Ogniwa Paliwowe SOFC; SOFC; rozkład temperatury; równomierność przepływu; obliczeniowa mechanika płynów

EN

interconnects; Solid Oxide Fuel Cells; distribution of temperature; uniformity of flow; computational fluid dynamics CFD

• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2013
• Tom: nr 4
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab., pełen tekst na CD

Twórcy

autor

Stygar, M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki,

autor

Kruk, A.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki

autor

Brylewski, T.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki

Bibliografia

• [1] Singhal S.C., Kendall K.: High Temperature Solid Oxide Fuel Cells: Fundamentals, Design and Applications, ISBN 1-85617-387-9, Elsevier, Kidlington Oxford 2003.
• [2] Brylewski T.: Metaliczne interkonektory w układzie metal/ceramika do zastosowania w ogniwach paliwowych SOFC, ISBN 978-83-60958-27-8, „Polski Biuletyn Ceramiczny”, Ceramika 107, Kraków 2008.
• [3] Quadakkers W.J., Piron-Abellan J., Shemet V., Singheiser L.: Metallic Inteconnectors for Solid Oxide Fuel Cells – A Review, “Materials At High Temperatures”, nr 20, 2003, s. 115015–127.
• [4] Yang Z., Walker M.S., Singh P., Stevenson J.W., Norby T.: Oxidation behavior of ferritic stainless steels under SOFC interconnect exposure conditions, „Journal of the Electrochemical Society”, 151, 2004, B669–B678.
• [5] Nakagawa K., Matsunaga Y., Yanagisawa T.: Corrosion behavior of ferritic steels on the air sides of boiler tubes in a steam/air dual environment, „Materials at High Temperatures”, 18, 2001, s. 51–56.
• [6] Kurokawa H., Kawamura K., Maruyama T.: Oxidation behavior of Fe–16Cr alloy interconnect for SOFC under hydrogen potential gradient, „Solid State Ionics”, 168, 2004, s. 13–21.
• [7] Crofer® 22 APU Material Data Sheet No. 4046. Thyssen Krup VDM, 2010.
• [8] Yang Y., Wang G., Zhang H., Xia W.: Computational analysis of thermo-fluid and electrochemical characteristics of MOLB-type SOFC stacks, „Journal of Power Sources”, 173, 2007, s. 233–239.
• [9] Yang Y., Wang G., Zhang H., Xia W.: Comparison of heat and mass transfer between planar and MOLB-type SOFCs, „Journal of Power Sources”, 177, 2008, s. 426–433.
• [10] Hwang J.J., Chen C.K., Lai D.Y.: Detailed characteristic comparison between planar and MOLB-type SOFCs, „Journal of Power Sources”, 143, 2005, s. 75–83.