多組分氣體在多孔電極中擴散的研究.pdf

1、固體氧化物燃料電池是一種新型的、高效的能量轉(zhuǎn)換裝置，對減緩全球化石能源短缺問題具有非常重要的作用。因此，提高固體氧化物燃料電池的工作效率很有意義。固體氧化物燃料電池內(nèi)主要存在三大損失為：歐姆極化損失、活化極化損失以及濃差極化損失，由于氣體在多孔電極內(nèi)擴散產(chǎn)生的濃差極化損失是影響電池效率的一種非常重要的損失，因此，研究氣體在多孔電極內(nèi)的擴散機理對減少電池的濃差極化損失，提高SOFC的工作效率已經(jīng)成為一大熱點問題?；谝陨蟽?nèi)容，本文的主要研

2、究工作如下：
　　（1）基于精確的塵氣模型（DGM）的簡化二維理論，推導(dǎo)出了N2-O2雙組分氣體通過多孔電極的擴散系數(shù)與電極兩側(cè)氧氣分壓之間存在的對應(yīng)關(guān)系，并采用實驗的方法直接測量N2-O2的雙組分氣體擴散通過多孔電極的有效擴散系數(shù)，考察了電極的孔隙率、實驗溫度對氣體有效擴散系數(shù)的影響，并簡單分析了三元以上氣體系統(tǒng)的擴散理論。結(jié)果表明，提高電極的孔隙率對提高氣體的有效擴散系數(shù)具有非常重要的作用，同時提高實驗溫度也能夠提高氣體有效擴

3、散系數(shù)，但是溫度過高會產(chǎn)生電極燒結(jié)等缺陷。
　?。?）基于實驗測量的氣體有效擴散系數(shù)，系統(tǒng)分析了電極厚度、電極孔隙特性、工作電流等對濃差極化損失的影響，并綜合所有實驗參數(shù)選擇出了最優(yōu)的參數(shù)組合。結(jié)果表明，電極厚度越小、電極孔隙率越大、彎曲度越小、工作電流密度越小均可以減小電極的濃差極化損失。最優(yōu)的參數(shù)組合：厚度200μm，電極孔隙率0.4，曲折度2.64，操作溫度650℃。
　?。?）借助comsol軟件簡單模擬了氣體通過多